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中央空調(diào)系統(tǒng)變頻節(jié)能改造方案

發(fā)布時(shí)間： 2012-04-11　　點(diǎn)擊次數(shù)： 13650次

一、中國社會(huì)科學(xué)院中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備概況

1．冷卻水循環(huán)泵：

電機(jī)功率	45KW
電機(jī)數(shù)量	2
實(shí)際運(yùn)行臺(tái)數(shù)	1
啟動(dòng)形式	自耦降壓?jiǎn)?dòng)
年實(shí)際運(yùn)行時(shí)間	夏季5～9月每天運(yùn)行12小時(shí) 全年：1800小時(shí)/年

2．冷凍水泵：

電機(jī)功率	37KW
電機(jī)數(shù)量	2
實(shí)際運(yùn)行臺(tái)數(shù)	1
啟動(dòng)形式	自耦降壓?jiǎn)?dòng)
年實(shí)際運(yùn)行時(shí)間	夏季5～9月每天運(yùn)行12小時(shí) 全年：1800小時(shí)/年

二、系統(tǒng)能耗狀況及節(jié)能原理簡(jiǎn)述

中央空調(diào)機(jī)組是以滿足使用場(chǎng)所的zui大冷熱量來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而在實(shí)際應(yīng)用中絕大多數(shù)用戶在使用時(shí)，冷熱負(fù)荷是變化的，一般與zui大設(shè)計(jì)供冷熱量存在著很大的差異，系統(tǒng)各部分運(yùn)行在非滿載額定狀態(tài)。傳統(tǒng)的中央空調(diào)水、風(fēng)系統(tǒng)均采用調(diào)節(jié)閥門或風(fēng)門開度的方式來調(diào)節(jié)水量和風(fēng)量，這種調(diào)節(jié)方式的缺點(diǎn)不僅是消耗大量能量，而且調(diào)節(jié)品質(zhì)難以達(dá)到理想狀態(tài)而導(dǎo)致空調(diào)的舒適度不良。對(duì)于風(fēng)機(jī)、水泵等變轉(zhuǎn)矩負(fù)載而言，電機(jī)的輸入軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比，故轉(zhuǎn)速的變化可使功率大幅度下降。由于水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的降低，必然引起管路流量的減小，然而，水泵的耗電量減少要比流量減少更快，若水泵轉(zhuǎn)速降低50%，水泵流量也減少50%，而水泵的耗電量則減少80%左右，節(jié)能前景十分可觀。

應(yīng)用交流變頻技術(shù)通過對(duì)中央空調(diào)的采暖熱水泵、冷凍水/冷卻水水泵等進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，從而使空調(diào)各子系統(tǒng)風(fēng)量、水流量等負(fù)荷參數(shù)按負(fù)荷情況得到適時(shí)調(diào)節(jié)，不但能改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，達(dá)到閥門、風(fēng)門調(diào)節(jié)、變極調(diào)速等落后調(diào)節(jié)方式所不能相比的調(diào)節(jié)性能，改善空調(diào)的舒適性；更能達(dá)到節(jié)約大量電能，降低設(shè)備運(yùn)行噪聲，延長設(shè)備使用壽命、減輕設(shè)備維護(hù)工作量及費(fèi)用的理想運(yùn)行效果。

三．改造方案簡(jiǎn)述

針對(duì)以上情況，我公司建議貴單位安裝“綠源”智能環(huán)保節(jié)電系統(tǒng)，在保障安全、舒適的前提下，既解決目前的能源浪費(fèi)問題，又能延長設(shè)備的使用壽命。

我公司為您提供如下解決方案：

1．冷卻水循環(huán)泵：

安裝45kW智能變頻控制系統(tǒng)一套，對(duì)兩臺(tái)冷卻水泵進(jìn)行控制。系統(tǒng)內(nèi)配備一套電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，可以手動(dòng)選擇切換驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)水泵輪流運(yùn)行，保證每臺(tái)水泵有相同的磨損周期，同時(shí)也避免了只開一臺(tái)水泵造成的另一臺(tái)設(shè)備腐蝕問題，用戶根據(jù)熱負(fù)荷的需要決定投入水泵的臺(tái)數(shù)。系統(tǒng)采用回水溫度反饋?zhàn)儞Q自動(dòng)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，隨時(shí)監(jiān)控回水溫度的變化，zui大限度的保證水溫的恒定，同時(shí)zui大限度的保證能源的合理使用，以達(dá)到節(jié)能的目的

2．冷凍水泵：

安裝37kW智能變頻控制系統(tǒng)一套，對(duì)兩臺(tái)冷凍水泵進(jìn)行控制。系統(tǒng)內(nèi)配備一套電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，可以手動(dòng)選擇切換驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)水泵輪流運(yùn)行，保證每臺(tái)水泵有相同的磨損周期，同時(shí)也避免了只開一臺(tái)水泵造成的另一臺(tái)設(shè)備腐蝕問題，用戶根據(jù)熱負(fù)荷的需要決定投入水泵的臺(tái)數(shù)。系統(tǒng)采用回水溫度反饋?zhàn)儞Q自動(dòng)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，隨時(shí)監(jiān)控回水溫度的變化，zui大限度的保證水溫的恒定，同時(shí)zui大限度的保證能源的合理使用，以達(dá)到節(jié)能的目的。

四．原系統(tǒng)能耗狀況及節(jié)能收益分析

系統(tǒng)能耗狀況及節(jié)能情況見下表：

名稱	電機(jī) 總功率（kW）	智能節(jié)電系統(tǒng)數(shù)量	運(yùn)行時(shí)間（時(shí)）	消耗電量（kWh）	消耗電費(fèi)（元）	25% 節(jié) 電率（元）	78% 節(jié) 電率（元）
冷卻水泵	45	1	1800	81000	56,700	14,175	44,226
冷凍水泵	37	1	1800	66600	46,620	11,655	36,363.6
合計(jì)	82	2	3600	147600	103,320	25,830	80,589

1.上表的數(shù)據(jù)是按照安裝節(jié)能控制器的臺(tái)數(shù)以及每套系統(tǒng)控制的實(shí)際使用電機(jī)數(shù)量的總負(fù)荷功率計(jì)算的。

2. 運(yùn)行時(shí)間為實(shí)際使用的每臺(tái)電機(jī)每年總的運(yùn)行時(shí)間，單位為小時(shí) （根據(jù)客戶提供的數(shù)據(jù)計(jì)算，具體可參見設(shè)備概況表）。

3. 消耗電量 = 電機(jī)總功率 * 運(yùn)行時(shí)間

4．消耗電費(fèi) = 消耗電量 * 0.70元/kWh（客戶提供的平均電費(fèi)為 0.70元/kWh）。

5.“綠源”產(chǎn)品節(jié)電率在25%--78%之間，節(jié)電率以此為依據(jù)計(jì)算。

由以上數(shù)據(jù)可知，所有水泵機(jī)組每年消耗的電費(fèi)約為10.3萬元，可節(jié)約電費(fèi)在2.5萬—8萬元之間，節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

五．設(shè)備投資及投資回收效率分析

設(shè)備投資明細(xì)表：

名稱	售價(jià)（元/kWh）	數(shù)量	功率（kW）	金額（元）
冷卻水泵	2580	1	45	116，100
冷卻水泵	2580	1	37	95，460
合計(jì)	2580	2	82	211,560

注：

1）設(shè)備售價(jià)為2580元/kWh。

2）所有改造共需安裝2套變頻節(jié)能設(shè)備。

3）彩色觸摸屏2臺(tái)15600元。

4）電機(jī)過熱保護(hù)裝置50000元。

投資回收效率明細(xì)表

設(shè)備總投資（元）	每年可節(jié)約電費(fèi) （元）	投資回收時(shí)間（小時(shí)）	運(yùn)行87600小時(shí) 節(jié)約的電費(fèi)
277，160	50,000	約7300小時(shí)	約125—392萬元

注：1. 每年節(jié)約電費(fèi)和投資回收時(shí)間按平均節(jié)電率50%計(jì)算。

2. “綠源”節(jié)能產(chǎn)品zui低使用時(shí)間為87600小時(shí)

根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算，貴單位中央空調(diào)安裝“綠源”智能節(jié)電系統(tǒng)后，每年平均節(jié)約的電費(fèi)約為5萬元，設(shè)備投資（277,160元）約用7300小時(shí)即可收回（50%節(jié)電率），在設(shè)備的正常使用期內(nèi)共可節(jié)約電費(fèi)125—392萬元之間（25%--78%節(jié)電率）。

六．本系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)

1.采用先進(jìn)的《綠源2.0》高精度控制軟件、《綠源LY-2》固化芯片和PID控制系統(tǒng)（可編程序控制器）,根據(jù)水泵組和外界溫度、室內(nèi)溫度需要的變化對(duì)系統(tǒng)循環(huán)狀況自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，改變了常規(guī)依靠人工控制模式，從而大大減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高了節(jié)能效果；

2.采用溫度變送反饋設(shè)計(jì),通過PLC編程和“模糊邏輯”控制原理確保節(jié)能效果在25%-78%（根據(jù)系統(tǒng)工況）；

3.實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，根據(jù)末端制冷（采暖）需要,指令電動(dòng)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行,啟動(dòng)電流小于滿載電流（一般的啟動(dòng)電流是正常使用下電流的5—7倍）,從而減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊；

4.改變電機(jī)滿負(fù)荷工作狀況,降低噪聲,減少設(shè)備故障和磨損,從而延長設(shè)備的使用壽命；

5.方便的工、變旋鈕切換，保留了原控制系統(tǒng)模式，當(dāng)節(jié)能裝置需要檢修時(shí)，方便地切換到原控制系統(tǒng)運(yùn)行模式。

6.使系統(tǒng)循環(huán)水的熱交換達(dá)到zui大，從而達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)*化。

七．《綠源》- LY技術(shù)特性

綠源智能控制系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)和泵類變轉(zhuǎn)矩控制專家LVYUAN ，它按照要求設(shè)計(jì)，并使用內(nèi)部功能互聯(lián)（BiCo）技術(shù)，具有高度可靠性和靈活性?？刂栖浖梢詫?shí)現(xiàn)以下功能：多泵切換、旁路功能、節(jié)能運(yùn)行方式以及溫度、壓力、流量的自動(dòng)化控制等。

1、主要特征：

380V-420V±10%，三相，交流；

風(fēng)機(jī)和泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載；

牢固的EMC（電磁兼容性）設(shè)計(jì)；

控制信號(hào)的快速響應(yīng)；

傳動(dòng)平穩(wěn)，輕松無憂。

2、控制功能：

5.7”彩色液晶，分辨率320 x 240，250 個(gè)變量，50幅畫面。

線性v/f控制，并帶有增強(qiáng)電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)和控制特性的磁通電流控制（FCC），多點(diǎn) v/f控制；

內(nèi)置PID控制器，采用模糊控制理論，自動(dòng)控制電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速；

快速電流限制，防止運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘；

可編程控制；

采用BiCo技術(shù)，實(shí)現(xiàn)I/O端口自由連接；

集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP通訊模塊；

靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器，可選平滑功能；

三組參數(shù)切換功能：電機(jī)數(shù)據(jù)切換，命令數(shù)據(jù)切換。

3、風(fēng)機(jī)和泵類功能：

多泵切換；

手動(dòng)/自動(dòng)切換節(jié)能方式。

4、保護(hù)功能：

過載能力為140％額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間3秒和110％額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間60秒；

過電壓、欠電壓保護(hù)；

變頻器過溫保護(hù)；

接地故障保護(hù)，短路保護(hù)；

I2t電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)； PTC/KTY電機(jī)保護(hù)。

八．裝置技術(shù)特點(diǎn)

1）變頻器、核心控制設(shè)備和主要低壓電器均選用進(jìn)口設(shè)備，以其優(yōu)異的軟/硬件性能/功能，為裝置的技術(shù)先進(jìn)性和工作可靠性提供了基本保證。

2）基于對(duì)相關(guān)專業(yè)技術(shù)知識(shí)的深入了解的、基于豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的高水平系統(tǒng)設(shè)計(jì)；先進(jìn)的控制算法和的軟件編程/組態(tài)實(shí)現(xiàn)等等，使我們集成的裝置為電氣傳動(dòng)設(shè)備的控制和節(jié)能，提供了比其他廠家同類裝置更出色、更通用的解決方案。

3）裝置加工制作和安裝調(diào)試過程中的全面質(zhì)量管理和精心施工，保障了出廠設(shè)備的高品質(zhì)。

4）完善的自動(dòng)診斷/保護(hù)功能，使設(shè)備運(yùn)行使用的安全性更有保障。

5）本裝置的人機(jī)界面（所謂HMI）采用觸摸屏。觸摸屏代替了傳統(tǒng)制柜盤面上的按鈕、開關(guān)、指示燈、數(shù)顯儀表，人機(jī)交互部件。與傳統(tǒng)方式相比，在成本增加不多的情況下，具有顯示/操作內(nèi)容更豐富多樣，工作更可靠，接線大為簡(jiǎn)潔，組態(tài)和修改更靈活方便，外表更美觀等等優(yōu)點(diǎn)。

九．質(zhì)量保證

1、保證全年平均節(jié)電率不低于25%；

2、保證不影響或損壞原來系統(tǒng)及設(shè)備正常運(yùn)行；

3、免費(fèi)保修一年，設(shè)備正常使用87600小時(shí)以上。

社科院中央空調(diào)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)方案

1. 計(jì)算機(jī)監(jiān)控部分技術(shù)說明

1）遵照業(yè)主方的要求，為方便值班操作人員在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)所，也能監(jiān)視和操作空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)的幾臺(tái)變頻調(diào)速裝置，特設(shè)計(jì)構(gòu)建一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

2）系統(tǒng)的硬件軟件配置按2臺(tái)變頻節(jié)能控制裝置考慮。

3）此系統(tǒng)在功能方面應(yīng)是一SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)成參見所附系統(tǒng)構(gòu)成原理框圖。

4）從自動(dòng)控制的角度考慮，該系統(tǒng)由上層監(jiān)控計(jì)算機(jī)部分和下層各PLC控制站、觸摸屏HMI、以及變頻器組成?？紤]到上位機(jī)操作系統(tǒng)的可靠性問題，控制裝置各自的觸摸屏人機(jī)界面是*的。各PLC站的人機(jī)界面采用西門子的彩色液晶觸摸屏或單色觸摸屏。

5）上下層之間物理上采用屏蔽雙絞網(wǎng)線連接，通信協(xié)議為西門子PPI。在STEP7 Micro/WIN32軟件支持下編程，實(shí)現(xiàn)9.6 ~ 187.5K波特率的數(shù)據(jù)交換。

6）上位機(jī)的監(jiān)控組態(tài)擬采用國產(chǎn)工控軟件“三維力控”來做。監(jiān)控及管理功能有工藝流程畫面、系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)總覽、設(shè)備狀態(tài)顯示、故障報(bào)警、PID回路畫面、生產(chǎn)報(bào)表等，可滿足用戶的各項(xiàng)控制要求。

2. 關(guān)于設(shè)備選型

1）在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備選型上，我們?yōu)橛脩魷?zhǔn)備了兩種待選方案。一種配置較一般（配置方案1），另一種配置較（配置方案2）。

2）兩種配置的具體設(shè)備選型，參見本方案正文所附計(jì)算機(jī)部分的設(shè)備明細(xì)表。

3）兩種方案的成本有所不同，用戶可根據(jù)需求和條件等情況決定選擇和取舍。

3.計(jì)算機(jī)監(jiān)控部分的工程報(bào)價(jià)

配置方案1：總價(jià)58380元

配置方案2：總價(jià)68380元

4. 變頻節(jié)能部分加計(jì)算機(jī)監(jiān)控部分的工程報(bào)價(jià)

配置方案1：總價(jià)= （277160+ 58380 ） = 335540 元

配置方案2：總價(jià)= （277160 + 68380 ） = 345540元

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