基于環境負荷性能的離心式冷水機組的節能運行

摘 要：本文探討了在換季時期離心式冷水機組的節能運行策略，指出離心式冷水機組換季負荷變化時對其運行能耗的影響，并提出節能運行方案。

關鍵詞：換季；冷水機組；節能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.053

1 前言

隨著我國經濟的持續發展，能源供應問題日趨突出。據統計，工廠能耗已占國內能源消耗的70%，而中央空調系統的能耗可占工廠能耗的10%。由于工廠環境負荷的變化，大部分情況下機組在部分負荷下運行，造成很大的能耗浪費。本文就此進行原因分析并提出改進措施。

2 某發動機工廠中央空調系統概況

某工廠制冷站制冷量設計值11588KW，供工廠中央空調與機床冷卻使用。制冷站由兩臺麥克維爾3860KW冷水機組與一臺3868KW冷水機組供冷，其中3860KW機組為10KV工頻機組，3868KW為380V變頻機組。配備4臺KT250-200-400冷凍水泵（參數為流量765m3/h，揚程44m，功率132KW），4臺KT300-250-315A冷卻水泵（參數為流量915m3/h，揚程28m，功率110kw），三臺功率為35KW冷卻塔。

夏季極端氣候下開啟2至3臺制冷機與相應循環水泵供冷，而換季時期冷負荷急速下降，到每年十一月，制冷站僅開啟一臺制冷機一臺相應循環水泵，制冷機額定電流比50%便可滿足需求。冷凍水供回水溫差在50%負荷下為1-2℃，存在很大的能源浪費。

3 能源浪費原因分析

3.1 水泵流量偏大

現對水泵流量參數進行復核，水泵流量計算公式：

式中G為水泵流量（m3/h），Q為制冷機主機冷負荷（KW），現單臺冷負荷為3668KW；

Ρ為水密度，1000kg/m3，C為介質比熱容，4.19KJ/kg℃，Δt為介質溫度變化幅度，取設計溫差5℃。

將以上數據代入（1）式。

G1==630.3m3/h，冷凍水泵選型為G0=765m3/h

由水泵流量G1/G0=f1/f2

得知額定工況下水泵頻率應為：

F0=G0f1/G1= =41.2HZ

但換季季節，制冷機主機冷負荷為1834KW。

對應水泵流量為：G2==315.2m3/h；對應水泵頻率應為：f2= =20.6HZ。

可見，該工廠制冷站循環水冷凍水流量偏大，多余水泵功率被浪費，同時主機能耗增加。

3.2 蒸發溫度偏低

在換季時間，冷負荷低，該工廠機組是部分負荷狀態運行的。在此期間由于環境溫度不高，濕度也偏低，總體來說對制冷量的需求不大。在部分負荷的運行條件下，由于除濕部分的負荷減小，末端風機盤管的水溫即使稍有提高，也能制得需要的室內溫度。通提升冷凍水的出水溫度就能降低壓縮機運行壓頭，從而起到節能的效果。現考慮該工廠實際情況，自工廠開工以來冷凍水出水溫度設置為8℃，現場機床報警溫度為23℃。可見，蒸發溫度的偏低，造成了能源的浪費[1]。

4 改進措施

4.1 適當降低循環水泵頻率

一直以來，該工廠的循環水泵頻率為42HZ，前文計算所得，當換季時制冷機冷負荷為額定負荷50%時僅需流量315m3/h，冷凍水泵頻率為20.6HZ。然而實際上，變頻水泵頻率不能長期在35HZ以下運行。現暫時將循環水泵的頻率設置為39HZ，保證在現有情況下制冷機穩定運行且節約能耗[2]。

4.2 適當提高冷凍出水溫度

對于前文所述制冷機蒸發溫度在換季時間偏低，該工廠冷凍水出水溫度開工以來設置為8℃，根據現場情況，將冷凍水出水溫度設置為15攝氏度，滿足現場生產要求，實現了能源節省。

5 節能分析

5.1 水泵與制冷主機節約能耗分析

制冷機在過渡季節采取適當調高冷凍水供水溫度，可節約能耗約10%。由能耗節約公式：E=K×P0×D×H

式中 K為能耗節約率，為10%

P0為制冷機組與循環水泵功率，約為900KW；

D為制冷機運行天數，為每年300天；

H為制冷機每天運行小時數，為每天20h；

代入式（3）：E==540000KWh。

6 結束語

通過上述措施，該工廠在每年過渡季節采用適當調高冷凍水出水溫度，降低水泵頻率。在節能減排方面取得了良好的效果。同時，對于冷水機組的管理應重視冷凍水、冷卻水的水質，抓好水處理工作。經常檢查、督促水處理公司的工作，保證冷凝器、蒸發器內不結垢，無污物，以免影響冷凝器、蒸發器的熱交換效果，增加主機的耗電量，達到了最優的能源使用策略。

參考文獻：

[1]蔡宏武，魏慶艽.冷水機組運行性能評價及節能診斷[J].暖通空調，2008，38（增刊）：106-111.

[2]吳薇.上海某公共建筑空調系統節能改造實踐與研究[D].上海：同濟大學，2007.

作者簡介：黃成生（1982-），男，廣西柳州人，研究方向：設備管理。