基于环境负荷性能的离心式冷水机组的节能运行

摘 要：本文探讨了在换季时期离心式冷水机组的节能运行策略，指出离心式冷水机组换季负荷变化时对其运行能耗的影响，并提出节能运行方案。

关键词：换季；冷水机组；节能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.053

1 前言

随着我国经济的持续发展，能源供应问题日趋突出。据统计，工厂能耗已占国内能源消耗的70%，而中央空调系统的能耗可占工厂能耗的10%。由于工厂环境负荷的变化，大部分情况下机组在部分负荷下运行，造成很大的能耗浪费。本文就此进行原因分析并提出改进措施。

2 某发动机工厂中央空调系统概况

某工厂制冷站制冷量设计值11588KW，供工厂中央空调与机床冷却使用。制冷站由两台麦克维尔3860KW冷水机组与一台3868KW冷水机组供冷，其中3860KW機组为10KV工频机组，3868KW为380V变频机组。配备4台KT250-200-400冷冻水泵（参数为流量765m3/h，扬程44m，功率132KW），4台KT300-250-315A冷却水泵（参数为流量915m3/h，扬程28m，功率110kw），三台功率为35KW冷却塔。

夏季极端气候下开启2至3台制冷机与相应循环水泵供冷，而换季时期冷负荷急速下降，到每年十一月，制冷站仅开启一台制冷机一台相应循环水泵，制冷机额定电流比50%便可满足需求。冷冻水供回水温差在50%负荷下为1-2℃，存在很大的能源浪费。

3 能源浪费原因分析

3.1 水泵流量偏大

现对水泵流量参数进行复核，水泵流量计算公式：

式中G为水泵流量（m3/h），Q为制冷机主机冷负荷（KW），现单台冷负荷为3668KW；

Ρ为水密度，1000kg/m3，C为介质比热容，4.19KJ/kg℃，Δt为介质温度变化幅度，取设计温差5℃。

将以上数据代入（1）式。

G1==630.3m3/h，冷冻水泵选型为G0=765m3/h

由水泵流量G1/G0=f1/f2

得知额定工况下水泵频率应为：

F0=G0f1/G1= =41.2HZ

但换季季节，制冷机主机冷负荷为1834KW。

对应水泵流量为：G2==315.2m3/h；对应水泵频率应为：f2= =20.6HZ。

可见，该工厂制冷站循环水冷冻水流量偏大，多余水泵功率被浪费，同时主机能耗增加。

3.2 蒸发温度偏低

在换季时间，冷负荷低，该工厂机组是部分负荷状态运行的。在此期间由于环境温度不高，湿度也偏低，总体来说对制冷量的需求不大。在部分负荷的运行条件下，由于除湿部分的负荷减小，末端风机盘管的水温即使稍有提高，也能制得需要的室内温度。通提升冷冻水的出水温度就能降低压缩机运行压头，从而起到节能的效果。现考虑该工厂实际情况，自工厂开工以来冷冻水出水温度设置为8℃，现场机床报警温度为23℃。可见，蒸发温度的偏低，造成了能源的浪费[1]。

4 改进措施

4.1 适当降低循环水泵频率

一直以来，该工厂的循环水泵频率为42HZ，前文计算所得，当换季时制冷机冷负荷为额定负荷50%时仅需流量315m3/h，冷冻水泵频率为20.6HZ。然而实际上，变频水泵频率不能长期在35HZ以下运行。现暂时将循环水泵的频率设置为39HZ，保证在现有情况下制冷机稳定运行且节约能耗[2]。

4.2 适当提高冷冻出水温度

对于前文所述制冷机蒸发温度在换季时间偏低，该工厂冷冻水出水温度开工以来设置为8℃，根据现场情况，将冷冻水出水温度设置为15摄氏度，满足现场生产要求，实现了能源节省。

5 节能分析

5.1 水泵与制冷主机节约能耗分析

制冷机在过渡季节采取适当调高冷冻水供水温度，可节约能耗约10%。由能耗节约公式：E=K×P0×D×H

式中 K为能耗节约率，为10%

P0为制冷机组与循环水泵功率，约为900KW；

D为制冷机运行天数，为每年300天；

H为制冷机每天运行小时数，为每天20h；

代入式（3）：E==540000KWh。

6 结束语

通过上述措施，该工厂在每年过渡季节采用适当调高冷冻水出水温度，降低水泵频率。在节能减排方面取得了良好的效果。同时，对于冷水机组的管理应重视冷冻水、冷却水的水质，抓好水处理工作。经常检查、督促水处理公司的工作，保证冷凝器、蒸发器内不结垢，无污物，以免影响冷凝器、蒸发器的热交换效果，增加主机的耗电量，达到了最优的能源使用策略。

参考文献：

[1]蔡宏武，魏庆艽.冷水机组运行性能评价及节能诊断[J].暖通空调，2008，38（增刊）：106-111.

[2]吴薇.上海某公共建筑空调系统节能改造实践与研究[D].上海：同济大学，2007.

作者简介：黄成生（1982-），男，广西柳州人，研究方向：设备管理。