冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能設計

1、冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能設計眾所周知冷凍水系統(tǒng)向來是耗能大戶，特別是具有凈化空調(diào)環(huán)境的工廠，其冷凍站耗能占全廠用電量13以上，人們一直以來都很重視它的節(jié)能問題。這里針對電制冷的系統(tǒng)簡單從設計角度進行介紹。冷凍水的解決方案制定對系統(tǒng)耗能影響很大，比如是定流量還是變流量系統(tǒng)。現(xiàn)在的研究偏向使用一次泵變流量系統(tǒng)，不僅考慮節(jié)能同時兼顧初投資。采用一次泵變流量系統(tǒng)，在水泵變流量范圍內(nèi)就可以直接與用戶側(cè)的流量相匹配，在流量變化范圍內(nèi)沒有旁通量，這就意味著沒

2、有多余的能耗（冷水機組必須有相應負荷運行能力，同時對流量的反應足夠快）。采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量，節(jié)電率為20％～50％。另外冷水機組冷凍水供水溫度和溫差，冷卻水供水溫度和溫差對冷水機組的制冷系數(shù)及水泵能耗產(chǎn)生直接的影響。提高冷凍水供水溫度和降低冷卻水溫度都可以提高制冷系數(shù)，而增大供回水溫差可相應降低水泵能耗。在負荷端允許時，當機組低負荷運行時提高冷凍水溫設定值將會顯著地降低電能消耗。大溫差小流量（低流量系統(tǒng)）不僅在滿負荷下節(jié)能，在部分

3、負荷下的節(jié)能趨勢與滿負荷相似，但節(jié)能效果更為顯著，且可相應降低初投資。因此在滿足用戶使用要求的前提下，確定合理的參數(shù)對節(jié)能很有利。設備選型方面通常大的電制冷冷凍水系統(tǒng)都是采用水冷冷水機組加冷卻塔的組合。在此系統(tǒng)中冷水機組是節(jié)能的重點，一般它要占系統(tǒng)總能耗的60%，而水泵和冷卻塔各占25%及15%。因此冷水機組的選擇非常關鍵，選用高效節(jié)能冷水機組，單位制冷量能耗低的產(chǎn)品。在選用冷凍機時應考慮一次投資和經(jīng)濟運行費的綜合分析，一般性能系數(shù)高的

4、設備一次性投資大，但運行費用低。如全年運行時間長的制冷系統(tǒng)，運行費用高應選較高性能系數(shù)的設備。在一個大系統(tǒng)中選擇單機制冷量時還應考慮用戶的最小冷負荷應大于所選制冷機的最小冷負荷極限。有時因為這個原因在同一個系統(tǒng)中會采用兩種機組，以求達到大范圍的安全、高效運行。在相同情況下，應選用噪聲低、初投資小、維護檢修方便的機組。各種型號的制冷機組均有與之相適應的制冷負荷、供冷參數(shù)和不同的使用條件，因此根據(jù)具體情況選擇相應機組。水冷冷水機組現(xiàn)今常采用

5、螺桿式和離心式機組，離心式機組與螺桿式機組相比具有單機制冷量大，機械磨損小，機房占地面積小等特點。且其單機制冷量越大，單位制冷量的能耗越低，所以在工程中盡可能選用單機制冷量大的機組。如果在缺水地區(qū)可采用風冷冷水機組，但能耗相應較高。其次是水泵，水泵產(chǎn)品以國產(chǎn)設備為主，如果業(yè)主有較高要求可選用進口泵，一般開一臺機組條件時，就關閉一臺。當然在幾臺機組同時運行時，各臺機組的輸出功率要根據(jù)實際情況確定。盡量使機組在最佳效率點附近運行節(jié)能效果明顯

6、。機組與冷卻塔的優(yōu)化設計，首先要計算出機組和冷卻塔的最優(yōu)運行點（即最佳冷卻水供水溫度）。實際上冷卻水的最佳溫度取決于很多參數(shù)，如冷卻負荷、空氣的濕球溫度、各設備的參數(shù)等。為將冷卻水溫度方便的調(diào)節(jié)至最優(yōu)點，冷卻塔須采用雙速風機或VFD。最為重要的是應該通過智能控制系統(tǒng)將冷卻塔與整個系統(tǒng)緊密結合。例如某系統(tǒng)中一臺1550冷噸的離心式冷水機組在室外濕球溫度18℃時的滿負荷運行時的冷卻水最佳溫度為24℃。在機組載荷1160冷噸時，濕球溫度14℃

7、的條件下，冷卻水最佳溫度為21℃。而當機組在730冷噸，濕球溫度在12℃時，冷卻水最佳溫度為18℃?，F(xiàn)在有的冷凍機生產(chǎn)商已得出了某些型號機組的冷卻水最佳溫度方程式，有了它確定冷卻水最佳溫度成為可能。其次，冷卻塔供水溫度控制也很重要。我們主要討論多臺塔并聯(lián)的情況，滿載時沒有討論的必要，當系統(tǒng)在部分負荷運行時，比如兩臺主機和兩臺冷卻塔，當只有一臺冷水機組滿載運行時，我們是運行一臺還是兩臺冷卻塔。對變頻風機系統(tǒng)，計算可知運行兩臺冷卻塔的能耗只

8、有運行一臺能耗的25%。對雙速風機來說也有相應的增載和減載的控制順序，同樣有較好的節(jié)能效果。根據(jù)統(tǒng)計結果顯示冷凍水系統(tǒng)滿負荷運行所占比例較低，大部分是在部分負荷下運行。因此提高部分負荷下的效率也是節(jié)能的關鍵，如何使系統(tǒng)適應負荷的變化對自控系統(tǒng)提出較高要求。優(yōu)秀的控制系統(tǒng)要達到快、準、穩(wěn)的標準。在負荷不斷變化的情況下，及時調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行狀況，快速達到新的平衡且精度高、超調(diào)小、系統(tǒng)穩(wěn)定性好。總的來說如何調(diào)節(jié)一個大系統(tǒng)中輸出功率的分配相當重要，

9、應盡量使每臺機組在最佳效率點附近運行。如果涉及到臺數(shù)控制，應避開單臺機組的不安全或低效率運行區(qū)，且防止機組的頻繁啟停。要做到這些，系統(tǒng)需要反應靈敏、及時的測量環(huán)節(jié)，準確的負荷估算環(huán)節(jié)，正確的控制方案，合理的調(diào)節(jié)參數(shù)。測量環(huán)節(jié)應安裝在主要使用點附近，盡量真實的反映負荷的變化。根據(jù)項目的具體情況對負荷變化的特點進行分析，如果系統(tǒng)帶有負荷估算環(huán)節(jié)要使兩者盡量吻合。至于調(diào)節(jié)參數(shù)一般采用工程整定的方法獲得，應盡量獲取與系統(tǒng)最匹配的調(diào)節(jié)參數(shù)。特別是