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公共建筑集中空调系统冷却塔风机变频的节能及经济分析

发布于:2020-08-10 16:48:10 来自:暖通空调/中央空调 [复制转发]





引言


在中型及大型的公共建筑(如:集中商业、酒店、写字楼等)中,一般安装有集中空调系统。集中空调系统的能耗很大,约占建筑能耗的50%—60%,只要能将集中空调能耗降低一个百分点,就会给全社会带来巨大的经济效益。冷却塔的能耗是集中空调能耗的重要组成部分,且对冷机的能耗存在重要的影响。因此,分析冷却塔的节能问题,其经济及社会效益非常巨大。冷却塔的风水系统有3种方案,本文从建造成本、运行费用这2个纬度深度分析了这3种方案,确定冷却塔风机变频为最优方案。



一、冷却塔风水系统的3种方案介绍


方案一:冷却塔风机定频—风水异路

图1 为该方案的示意图。水路系统,冷却塔的进水管、出水管上均设有常开的手动阀门,无论负荷如何变化,冷却水总是均匀的流经3个冷却塔。风路系统,随着负荷的增加或减少,依次开启或关闭塔1、塔2、塔3的风机,冷却塔风机为定频。在部分负荷时,同一台冷却塔会出现有水无风的情况,故称为“风水异路”。


图1  方案一示意图


方案二:冷却塔风机定频—风水同路

图2 为该方案的示意图。水路系统,冷却塔的进水管、出水管上均设有电动阀门;风路系统,冷却塔风机为定频。随着负荷的增加或减少,依次开启或关闭塔1、塔2、塔3的水路电动阀及冷却塔风机。同一台冷却塔的水路及风路,或同时开启,或同时关闭,风水总是同时出现,故称为“风水同路”,该方案在工程中比较常见。



图2  方案二示意图


方案三:冷却塔风机变频

图3 为该方案的示意图。水路系统,冷却塔的进水管、出水管上均设有常开的手动阀门,无论负荷如何变化,冷却水总是均匀的流经3个冷却塔。风路系统,随着负荷的增加或减少,同时增加或减少塔1、塔2、塔3的风机运行频率,冷却塔风机为变频。


图3  方案三示意图



二、冷却塔风水系统3种方案的建造成本


以某集中商业项目为例,该项目建筑面积约为5万㎡,安装有3台900RT 的离心机,3台冷却塔(每台冷却塔配置有4台子塔,每台子塔风机用电量7.5kw)。3种方案的成本差异为:




三、冷却塔风水系统3种方案的运行费用


还是以第二条的集中商业项目为例。在室外空气湿球温度分别为20℃(冷机荷载为900RT )及24℃(冷机荷载为1800RT )这2种工况下,分析冷却塔及冷机的耗电量情况。


1.室外空气湿球温度为20℃时


方案一: 冷却塔风机的开启台数、冷却塔及冷机的耗电量曲线见图4。从图中可以发现,冷却塔+冷机的综合耗电量最小值为510.1kw。


图4  空气湿球温度为20℃时方案一的耗电量


方案二: 冷却塔风机的开启台数、冷却塔及冷机的耗电量曲线见图5。从图中可以发现,冷却塔+冷机的综合耗电量最小值为488.9kw。


图5  空气湿球温度为20℃时方案二的耗电量


方案三: 冷却塔风机的频率、冷却塔及冷机的耗电量曲线见图6。从图中可以发现,冷却塔+冷机的综合耗电量最小值为455kw。


图6  空气湿球温度为20℃时方案三的耗电量


2.室外空气湿球温度为24℃时


方案一: 冷却塔风机的开启台数、冷却塔及冷机的耗电量曲线见图7。从图中可以发现,冷却塔+冷机的综合耗电量最小值为1064.7kw。


图7  空气湿球温度为24℃时方案一的耗电量


方案二: 冷却塔风机的开启台数、冷却塔及冷机的耗电量曲线见图8。从图中可以发现,冷却塔+冷机的综合耗电量最小值为1064.7kw。


图8  空气湿球温度为24℃时方案二的耗电量


方案三: 冷却塔风机的频率、冷却塔及冷机的耗电量曲线见图9。从图中可以发现,冷却塔+冷机的综合耗电量最小值为1039.5kw。


图9  空气湿球温度为24℃时方案三的耗电量


3.运行费比较(冷机+冷却塔的综合耗电量,以第二条的项目为例)




四、综合成本的比较


冷机+冷却塔的综合耗电量,以第二条的项目为例




五、冷却塔风机变频的注意事项


1、 变频器加减速的时间问题。冷却塔风机驱动部分的转动惯量一般都较大,给定加减速的时间要长一些。


2、 变频器的启动方式问题。在实际运转中,经常会由于外界风力的作用使冷却风机自转,此时如果启动变频器,电动机会进入再生状态,就会出现故障跳闸。应该将启动方式设为转速跟踪再启动,这样就可在变频器启动前,通过检测电机的转速和方向来实现对旋转中电机的平滑无冲击启动。


3、 变频器的频率问题。如采用普通电机,需设置最低运转频率,以保持电机合适的温升,通常频率下限为20Hz 。如采用变频电机,通常频率下限可以达到5Hz 。


4、 冷却塔的共振问题。在试运转中,冷却塔如出现机械共振的现象,可采取修改参数的方法,将系统的固有频率列为跳跃频率。


5、 冷却塔的溢水问题。冷却塔的运行台数固定,避免了冷却塔溢水的问题,可节约宝贵的水资源,降低运行费用。


6、 布水器的问题。传统冷却塔采用风机变频,流经冷却塔的水量小于设计值的1/3时,会导致布水器远端的出水口流量减少,填料的布水量不均匀,引起冷却塔的效率下降(但仍然高于冷却塔风机定频的情况)。有条件时,最好采用变流量冷却塔,该冷却塔的布水器为1个水池,水池底部设有孔洞,依靠孔洞给填料布水,可以保证在冷却塔水流量降低时,填料的布水均匀。


图10  变流量冷却塔的布水器


7、 冷却塔出水温度的选择。一般采用近湿球温度控制技术,即设定一个冷却塔的出水温度,由该温度来控制冷却塔风机的频率。温度高于设定值时,加大风机的频率;温蒂低于设定值时,减少风机的频率。



六、 结语


采用冷却塔风机变频的方案,初投资+4年运行费的综合成本最低,该方案能降低冷机、冷却塔的综合能耗约7个百分点,能减少碳排放。如在全社会广泛推广及应用,可创造巨大的社会效益及经济价值。


  • broadqing
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    方案二,随着负荷的变化,冷却水泵流量发生变化,可以停掉一台冷却泵,方案三为了保证三台冷却塔均有水均匀布水,需要的冷却水流量也要多一些。以上的方案还需要考虑到冷却水泵的功耗变化情况。

    2020-08-17 10:25:17

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这个家伙什么也没有留下。。。

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