某中央空調循環水泵節能分析

王勇毅

河北省第四建筑工程有限公司 河北 石家莊 050000

1 .項目概況

本項目位于北京市，為公共辦公樓，在夏季供冷期采用中央空調運行供冷，根據現場實際勘察情況，原有中央空調冷凍循環水泵和冷卻循環水泵具體參數情況如下：

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2 .系統分析

2.1 設計余量分析

在中央空調系統中，通常按極端環境（即當地平均最高或最低氣溫）條件計算空調冷熱負荷，即以其最大冷或熱負荷的1.1-1.3倍確定空調主機及外圍設備的額定容量。然而由于氣候條件、環境溫度、房間使用率、房間人數等因素變化，實際需要的最大冷、熱負荷的時間每年不超過十五天；又加上國內電網存在著一定的問題和考慮到未端用戶的正常使用電壓，國內供電電壓一般在400V左右；而使用電機最佳的運行電壓為380V，電機常期在高電壓下運行，不僅增加了耗電量，而且也增大了電機的磨損，減少了設備使用壽命，所以在大多數情況下系統存在著嚴重的能源浪費現象。

2.2 運行情況及工藝分析

從美國制冷協會標準880—56數據顯示可見，中央空調年平均負荷在60%左右。（見下表）

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在冷凍水進出口溫度差為5℃時，空調主機的熱交換效率最高，然而，運行過程中隨著季節、氣候以及所服務區域等各種變化，大部分時間溫差都在5℃以下，冷凍循環水泵、冷卻循環水泵一直處在滿負荷運行。安裝智能化節電裝置后，通過對冷凍回水溫度變化的跟蹤，由計算機控制系統根據當前的具體數據進行計算，同時檢測電機、水泵、變頻器三者的運行曲線，自動調節智能化節電裝置輸出頻率，并對該裝置進行控制，將三者的運行曲線進行優化并控制運行，提高三者的工作效率。當循環水泵電機頻率下降時，循環水泵電機的功率也相應降低，從而達到節能節電的目的。

其中N1為改變后的轉速，N0為電機原來的轉速，P0為原電機轉速下的電機消耗功率，Q0為原電機轉速下所產生的水泵流量。

由上式可以看出流量的減少與轉速降低的一次方成正比，功耗的減小與轉速降低的三次方成正比。

如：假設原流量為100個單位，耗能也為100個單位，如果轉速降低10個單位，由（2）式△Q=Q0〔1-(N1/N0)〕=100x〔1-(90/100)〕=10可得出流量改變了10個單位，但功耗由（1）式△P=P0[1-(N1/N0)3]=100x〔1-(90/100)3〕=27.1可以得出，功率將減少27.1個單位，即比原來降低27.1%。以此類推。（見下表）

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3 .智能化設備節電原理

智能化節電裝置借用變頻器技術，依據計算機控制理論，結合PID控制原理，利用多元化控制功能，采用優化控制，根據系統實際需求，自動檢測并計算系統負荷量的大小，根據負載變化情況適時調整變頻器、電機、負載的運行狀態，使三者始終在最佳狀態下運行，并對系統進行精細的優化控制。確保在滿足系統需求的前提下大幅度的提升系統效率，達到最佳節能節電效果。

依據變頻器、電機、負載的運行曲線，使三者運行曲線均達到最佳，讓它們始終在一個最佳效率區間內運行，這個區間也就是圖中的陰影區域。

下圖示例：

智能化節電裝置就是通過對三者運行曲線進行優化，讓它始終處在一個最佳效率區間內運行。這個區間就是圖形中的陰影區域。只有在該區域內，三者運行的工作效率才能達到最大化。通過智能化節電裝置的控制能達到對動力系統的智能化管理和自動化控制，最大限度的提高了循環水泵電機的工作效率。根據循環水泵的運行情況，實時采集信號，同時監控變頻器、電機與負載的變化，并能夠適時調整循環水泵電機的運轉速度，從而使循環水泵電機節能節電率達到最大化。

安裝智能化節電設備前后功率因數、電流、電壓測試比對表

4 .項目經濟性分析與比較

4.1 造價估算

安裝智能化節電設備后項目造價估算情況包含如下：

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上述造價含該項目材料費、安裝費、配件費等。

4.2 該項目運行費用分析

4.2.1 傳統方式運行費用分析

中央空調循環水泵系統運行費受全年室外溫度、室內設計溫度和控制精度、設備逐時散熱量等很多很多因素影響，很難精確計算，可根據調研確定。估算運行費時可據項目在不同時段和不同溫度區間的累計耗能量，計算制冷系統總耗功率，然后據電費可計算制冷系統運行費。

常規循環水泵運行費用表

4.2.2 節能系統運行費用分析

安裝智能化節電裝置后中央空調循環水泵運行費用如下：

安裝智能化節電裝置后循環水泵運行費用表

中央空調系統冷凍循環水泵系統和冷卻循環水泵系統上分別安裝智能控制節電設備后，在一個供冷期即120天可節約電費約為26.4萬元。冷凍循環水泵和冷卻循環水泵實際使用壽命可達15年，在15年內供冷期累計至少可節約電費約為396萬元。同時不僅響應了國家節能減排的號召，而且提高了運行效率和延長了設備的使用壽命，從而避免了大量的額外支出。

5 .結論

5.1 安裝智能控制節電設備后，在一個供冷期即120天可節約電費約為26.4萬元。

5.2 在15年內供冷期累計至少可節約電費約為396萬元。