中央空调系统变频节能改造方案
时间：2012-04-11 阅读：13046
一、中国社会科学院中央空调系统设备概况
1．冷却水循环泵：
| 电机功率 | 45KW |
| 电机数量 | 2 |
| 实际运行台数 | 1 |
| 启动形式 | 自耦降压启动 |
| 年实际运行时间 | 夏季5～9月每天运行12小时 全年：1800小时/年 |
2．冷冻水泵：
| 电机功率 | 37KW |
| 电机数量 | 2 |
| 实际运行台数 | 1 |
| 启动形式 | 自耦降压启动 |
| 年实际运行时间 | 夏季5～9月每天运行12小时 全年：1800小时/年 |
二、系统能耗状况及节能原理简述
中央空调机组是以满足使用场所的zui大冷热量来进行设计的，而在实际应用中绝大多数用户在使用时，冷热负荷是变化的，一般与zui大设计供冷热量存在着很大的差异，系统各部分运行在非满载额定状态。传统的中央空调水、风系统均采用调节阀门或风门开度的方式来调节水量和风量，这种调节方式的缺点不仅是消耗大量能量，而且调节品质难以达到理想状态而导致空调的舒适度不良。对于风机、水泵等变转矩负载而言，电机的输入轴功率与其转速的三次方成正比，故转速的变化可使功率大幅度下降。由于水泵电机转速的降低，必然引起管路流量的减小，然而，水泵的耗电量减少要比流量减少更快，若水泵转速降低50%，水泵流量也减少50%，而水泵的耗电量则减少80%左右，节能前景十分可观。
应用交流变频技术通过对中央空调的采暖热水泵、冷冻水/冷却水水泵等进行控制调节，从而使空调各子系统风量、水流量等负荷参数按负荷情况得到适时调节，不但能改善系统的调节品质，达到阀门、风门调节、变极调速等落后调节方式所不能相比的调节性能，改善空调的舒适性；更能达到节约大量电能，降低设备运行噪声，延长设备使用寿命、减轻设备维护工作量及费用的理想运行效果。
三．改造方案简述
针对以上情况，我公司建议贵单位安装“绿源”智能环保节电系统，在保障安全、舒适的前提下，既解决目前的能源浪费问题，又能延长设备的使用寿命。
我公司为您提供如下解决方案：
1．冷却水循环泵：
安装45kW智能变频控制系统一套，对两台冷却水泵进行控制。系统内配备一套电机驱动装置，可以手动选择切换驱动两台水泵轮流运行，保证每台水泵有相同的磨损周期，同时也避免了只开一台水泵造成的另一台设备腐蚀问题，用户根据热负荷的需要决定投入水泵的台数。系统采用回水温度反馈变换自动控制电机的转速，随时监控回水温度的变化，zui大限度的保证水温的恒定，同时zui大限度的保证能源的合理使用，以达到节能的目的
2．冷冻水泵：
安装37kW智能变频控制系统一套，对两台冷冻水泵进行控制。系统内配备一套电机驱动装置，可以手动选择切换驱动两台水泵轮流运行，保证每台水泵有相同的磨损周期，同时也避免了只开一台水泵造成的另一台设备腐蚀问题，用户根据热负荷的需要决定投入水泵的台数。系统采用回水温度反馈变换自动控制电机的转速，随时监控回水温度的变化，zui大限度的保证水温的恒定，同时zui大限度的保证能源的合理使用，以达到节能的目的。
四．原系统能耗状况及节能收益分析
系统能耗状况及节能情况见下表：
| 名称 | 电机 总功率 （kW） | 智能节电系统数量 | 运行 时间（时） | 消 耗 电 量 （kWh） | 消 耗 电 费（元） | 25% 节 电 率（元） | 78% 节 电 率 （元） |
| 冷却水泵 | 45 | 1 | 1800 | 81000 | 56,700 | 14,175 | 44,226 |
| 冷冻水泵 | 37 | 1 | 1800 | 66600 | 46,620 | 11,655 | 36,363.6 |
| 合计 | 82 | 2 | 3600 | 147600 | 103,320 | 25,830 | 80,589 |
1.上表的数据是按照安装节能控制器的台数以及每套系统控制的实际使用电机数量的总负荷功率计算的。
2. 运行时间为实际使用的每台电机每年总的运行时间，单位为小时 （根据客户提供的数据计算，具体可参见设备概况表）。
3. 消耗电量 = 电机总功率 * 运行时间
4． 消耗电费 = 消耗电量 * 0.70元/kWh（客户提供的平均电费为 0.70元/kWh）。
5.“绿源”产品节电率在25%--78%之间，节电率以此为依据计算。
由以上数据可知，所有水泵机组每年消耗的电费约为10.3万元，可节约电费在2.5万—8万元之间，节能效果明显，经济效益可观。
五．设备投资及投资回收效率分析
设备投资明细表：
| 名称 | 售价（元/kWh） | 数量 | 功率（kW） | 金额（元） |
| 冷却水泵 | 2580 | 1 | 45 | 116，100 |
| 冷却水泵 | 2580 | 1 | 37 | 95，460 |
| 合计 | 2580 | 2 | 82 | 211,560 |
注：
1） 设备售价为2580元/kWh。
2） 所有改造共需安装2套变频节能设备。
3） 彩色触摸屏2台15600元。
4） 电机过热保护装置50000元。
投资回收效率明细表
| 设备总投资 （元） | 每年可节约电费 （元） | 投资回收时间 （小时） | 运行87600小时 节约的电费 |
| 277，160 | 50,000 | 约7300小时 | 约125—392万元 |
注：1. 每年节约电费和投资回收时间按平均节电率50%计算。
2. “绿源”节能产品zui低使用时间为87600小时
根据以上数据计算，贵单位中央空调安装“绿源”智能节电系统后，每年平均节约的电费约为5万元，设备投资（277,160元）约用7300小时即可收回（50%节电率），在设备的正常使用期内共可节约电费125—392万元之间（25%--78%节电率）。
六．本系统的显著特点
1.采用先进的《绿源2.0》高精度控制软件、《绿源LY-2》固化芯片和PID控制系统（可编程序控制器）,根据水泵组和外界温度、室内温度需要的变化对系统循环状况自动进行动态调整，改变了常规依靠人工控制模式，从而大大减轻操作者的劳动强度和提高了节能效果；
2.采用温度变送反馈设计,通过PLC编程和“模糊逻辑”控制原理确保节能效果在25%-78%（根据系统工况）；
3.实现软启动，根据末端制冷（采暖）需要,指令电动机自动运行,启动电流小于满载电流（一般的启动电流是正常使用下电流的5—7倍）,从而减小了对电网的冲击；
4.改变电机满负荷工作状况,降低噪声,减少设备故障和磨损,从而延长设备的使用寿命；
5.方便的工、变旋钮切换，保留了原控制系统模式，当节能装置需要检修时，方便地切换到原控制系统运行模式。
6.使系统循环水的热交换达到zui大，从而达到整个系统*化。
七．《绿源》- LY技术特性
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1、主要特征：
380V-420V±10%，三相，交流；
风机和泵类变转矩负载；
牢固的EMC（电磁兼容性）设计；
控制信号的快速响应；
传动平稳，轻松无忧 。
2、控制功能：
5.7”彩色液晶，分辨率320 x 240，250 个变量，50幅画面。
线性v/f控制，并带有增强电机动态响应和控制特性的磁通电流控制（FCC），多点 v/f控制；
内置PID控制器，采用模糊控制理论，自动控制电动机 转速；
快速电流限制，防止运行中不应有的跳闸；
可编程控制；
采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接；
集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP通讯模块；
灵活的斜坡函数发生器，可选平滑功能；
三组参数切换功能：电机数据切换，命令数据切换。
3、风机和泵类功能：
多泵切换 ；
手动/自动切换节能方式。
4、保护功能：
过载能力为140％额定负载电流，持续时间3秒和110％额定负载电流，持续时间60秒；
过电压、欠电压保护；
变频器过温保护；
接地故障保护，短路保护；
I2t电动机过热保护； PTC/KTY电机保护。
八．装置技术特点
1） 变频器、核心控制设备和主要低压电器均选用进口设备，以其优异的软/硬件性能/功能，为装置的技术先进性和工作可靠性提供了基本保证。
2） 基于对相关专业技术知识的深入了解的、基于丰富的工程实践经验的高水平系统设计；先进的控制算法和的软件编程/组态实现等等，使我们集成的装置为电气传动设备的控制和节能，提供了比其他厂家同类装置更出色、更通用的解决方案。
3） 装置加工制作和安装调试过程中的全面质量管理和精心施 工，保障了出厂设备的高品质。
4） 完善的自动诊断/保护功能，使设备运行使用的安全性更有保障。
5） 本装置的人机界面（所谓HMI）采用触摸屏。触摸屏代替了传统制柜盘面上的按钮、开关、指示灯、数显仪表，人机交互部件。与传统方式相比，在成本增加不多的情况下，具有显示/操作内容更丰富多样，工作更可靠，接线大为简洁，组态和修改更灵活方便，外表更美观等等优点。
九．质量保证
1、保证全年平均节电率不低于25%；
2、保证不影响或损坏原来系统及设备正常运行；
3、免费保修一年，设备正常使用87600小时以上。
社科院中央空调计算机监控系统方案
1. 计算机监控部分技术说明
1） 遵照业主方的要求，为方便值班操作人员在远离现场的场所，也能监视和操作空调水循环系统的几台变频调速装置，特设计构建一独立的计算机监控系统。
2） 系统的硬件软件配置按2台变频节能控制装置考虑。
3）此系统在功能方面应是一SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，系统构成参见所附系统构成原理框图。
4） 从自动控制的角度考虑，该系统由上层监控计算机部分和下层各PLC控制站、触摸屏HMI、以及变频器组成。考虑到上位机操作系统的可靠性问题，控制装置各自的触摸屏人机界面是*的。各PLC站的人机界面采用西门子的彩色液晶触摸屏或单色触摸屏。
5） 上下层之间物理上采用屏蔽双绞网线连接，通信协议为西门子PPI。在STEP7 Micro/WIN32软件支持下编程，实现9.6 ~ 187.5K波特率的数据交换。
6） 上位机的监控组态拟采用国产工控软件“三维力控”来做。监控及管理功能有工艺流程画面、系统运行数据总览、设备状态显示、故障报警、PID回路画面、生产报表等，可满足用户的各项控制要求。
2. 关于设备选型
1） 在计算机监控系统的设备选型上，我们为用户准备了两种待选方案。一种配置较一般（配置方案1），另一种配置较（配置方案2）。
2） 两种配置的具体设备选型，参见本方案正文所附计算机部分的设备明细表。
3）两种方案的成本有所不同，用户可根据需求和条件等情况决定选择和取舍。
3.计算机监控部分的工程报价
配置方案1：总价58380元
配置方案2：总价68380元
4. 变频节能部分加计算机监控部分的工程报价
配置方案1：总价= （277160+ 58380 ） = 335540 元
配置方案2：总价= （277160 + 68380 ） = 345540元