上海市某酒店中央空调系统节能改造方案_变频节水改造_中央空调节能改造

上海市某酒店中央空调系统节能改造方案

2014/1/6 9:52:23

1 .工程概况及节能改造内容

上海市某酒店是一座大型豪华五星级酒店，地处上海市中心，由43层主楼和5层裙楼组成。酒店空调使用面积40000 m2，集中空调系统共设有4台空调机组，制冷量合计为1900 RT，其中包括3台制冷量为500RT的离心式制冷机组和1台制冷量为400RT的螺杆式制冷机组。冷冻

水循环采用二次泵系统，冷冻水和冷却水循环均采用定流量运行。

该集中空调系统主要设备的详细规格及配置如表1所示，系统运行原理如图l所示。

此定流量系统的年平均用电量约3.9 GWh，空调系统的年运行费用相当可观。由于酒店的空调冷负荷受客房入住情况的影响，波动变化较大，设计条件下的满负荷工况很少出现，使得使用定流量系统会产生较多的冷量浪费，也使空调系统的耗电量居高不下，造成电能和运行费用的浪费。2003年，由某公司对该酒店的集中空调系统进行了变流量节能改造。其中的冷冻水一次泵、二次泵，冷却水泵以及冷却塔风机均加装了变频器，由原来的工频定速运行改造为变频变速运行，因此在运行中，制冷机的制冷量与空调负荷更加匹配。

2 改造后节能效益检测与分析

2.1 节能监测方案与内容

该集中空调系统变频节能效益的监测主要分为两方面：一是测试在供冷系统变流量条件下的实际空调负荷变化，验证并确保变流量工况和定流量工况运行时的系统负荷相近，这样，变流量工况和定流量工况的监测数据就有了可比性，为以后对用电量进行对比提供一个前提条件：二是测试空调系统中制冷主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机等设备变流量运行与定流量运行所引起的耗电功率的变化，从而计算出节电率，分析其节能效果。

根据该集中空调配电系统的具体情况，在被控变流量设备(包括冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机)的电源进线处安装三相电度表计量装置(含电流互感器)，要求所安装电度表的计量范围能覆盖全部被控上述设备，但不包含可能运行的非被控设备。

采用集中空调系统在变流量工况下运行和在定流量工况下运行的用电量进行对比的方法，即集中空调系统在室外气象参数基本相同的相邻2天中，采用变流量和定流量工况交替运行，记录相应工况下系统每日运行的耗电量。在测试期间，集中空调主机冷冻水出口温度应在额定出口温度(7℃左右)条件下进行测试。被测试的变流量设备、运行起止时间应完全相同；相邻2天的气候条件、空调冷负荷情况应大致相同。在每月的上、中、下旬分别使被测试的设备采用变流量和定流量工况交替运行2天(定流量运行1天、变流量运行l天)，每月共计3组数据。

这样，可大致得到每月空调系统在定流量和变流量工况下耗电量和运行费用的对比数据，得出月节电率，从而进一步得到年节电效益。

2.2 节能监测数据分析

通过比较系统变流量和定流量工况运行时的制冷机逐时负荷率及供回水温度，比较变流量和定流量工况下的逐时空调房间室内温度，从而可以类比出空调冷负荷的一致性。系统变流量和定流量工况下相邻2日的逐时负荷率如图2所示。

图2显示，在测试期间所选取的相邻2个监测日中，空调系统在变流量和定流量工况下分别运行时，制冷机负荷率的逐时变化基本相似，均在95％～101％之间，波动幅度小于5.1％，这说明在变流量和定流量工况下分别运行的相邻2天中，空调负荷基本相同，因此就保证了测试所得定流量和变流量工况的能耗数据具有可比性。接下来就来对比一下空调系统在定流量和变流量工况下运行时，系统中各参数有何变化，以及对变流量工况下可以产生的一些系统和经济效益进行分析。变流量和定流量工况下主机冷冻水逐时供回水温度如图3所示。

图3 变流量和定流量工况下主机冷冻水逐时供回水温度比较

由图3可以看出，监测期间相邻2天，在变流量与定流量工况下分别运行时，制冷主机冷冻水供水温度恒定在7℃以下，在变流量工况下运行时，冷冻水回水温度平均约为11.7℃，而定流量运行时冷冻水的回水温度则相对较低，平均为10.5℃，可见变流量工况运行时的冷冻水回水温度比定流量工况时平均高出1.2℃左右，这也在某种程度上说明了由于变流量工况运行，冷冻水所输送冷量被充分的利用，避免了定流量工况运行时，由于末端负荷减少所造成的制冷量的浪费。图4为变流量和定流量工况下主机冷却水逐时进出水温度比较。

从图4可知，在基本保证制冷主机的冷却水供水温度在2种工况下均为30℃左右时，变流量工况运行下制冷主机的冷却水出水温度约为36℃，比定流量工况下平均高出1.6℃左右，可见变流量工况运行可使制冷主机的冷凝器基本在额定工况下运行，同时也充分发挥了冷却塔的冷却作用。

再来比较一下2种流量状态下集中空调系统的使用效果，选取酒店大堂的室内温度来作一个对比，具体比较如图5所示。

图5可以看出，在变流量和定流量工况冷冻水回水温度有所变化时，酒店大堂的室内温度基本保持存定流量工况下25.1℃，变流量工况下26℃，即集中空调系统变流量运行后，室内温度相对定流量工况运行时的增幅小于3.7％，故可认为室温基本未受影响，证明集中空调系统在变流量工况下运行时，能够满足室内舒适度需求。

3 集中空调系统运行能耗与节电率分析

在系统运行于变流量和定流量2种不同工况下的监测期内，通过逐时记录集中空调系统的耗电量，可得到逐日、逐月和逐年的耗电量数据，对比得出系统变流量节能改造后系统的耗电变化，具体如图6所示。

图6显示，经过节能改造，制冷主机的月耗电量与定流量运行时相比有所减少，在图中所选取的监测日中，经计算，日节省耗电量可达10％以上。

有了监测日逐时的耗电数据以及日节省的耗电量数据，再根据用电量的累计读数，便可以进一步得到每月变流量工况运行对比定流量工况运行所产生的逐月节电效益及其变化趋势，2004—2005年节电率逐月变化情况如图7所示。

由图7可知，冬季以及过渡季节几个月份的节电率要大于夏季。这主要是由于在夏季，空调冷负荷较大，其逐时波动较小，系统中的各个设备基本都在额定功率和额定流量下运行，系统流量变化较小，故较少存在冷量浪费的情况，耗电量基数较大，节电潜力小；而在过渡季节和冬季，酒店建筑的负荷特点决定了需要供冷的区域和时间存在一定的间断性和不确定性，冷负荷逐时波动较大，这样节能改造后的变流量系统能够更好地与负荷的变化波动进行匹配，基本实现供需平衡，加上这些季节供冷时数本身就较夏季短得多，耗电基数较小，故节电率较高，节能效果较明显。因此，通常情况下，该变流量节电系统在冬季的节能效果要好于夏季。

需要说明的是，图7中所列出的月节电率是由每月上、中、下旬3个测试时段所测得的节电率进行算术平均而得，即