基于冷却塔群变流量控制的模块化中央空调节能技术

一、技术名称:基于冷却塔群变流量控制的模块化中央空调节能技术

二、技术所属领域及适用范围:建筑及工业领域使用水冷式机组的中央空调系统

三、与该技术相关的能耗及碳排放现状

近年来，我国的建筑能耗不断升高，约占全社会能源消费的28%-30%。2013年，我国能源消费总量为37.6亿tce，仅建筑能耗就达到10.5亿tce至11.28亿tce。建筑用能中约有50%的能耗与空调系统有关，中央空调能耗占医院总能耗的35%-45%，占酒店总能耗的50%-60%，占写字楼总能耗的50%-60%。此外，数据机房及生产企业的中央空调也存在大量的能源消耗。提高中央空调系统能效，降低相关能源消耗，对于促进我国建筑行业节能减排具有重要意义。目前应用该技术可实现节能量3万tce/a，CO2减排约8万t/a。

四、技术内容

1.技术原理

该技术采用冷却塔群变流量技术，充分利用冷却塔有效换热面积，提高冷却效率，减少冷却水流量需求，降低主机及冷却水泵的能耗；采用双变流量技术，用一次泵系统实现主机定流量安全运行、末端变流量节能运行，降低冷冻水泵的能耗；由传统的采集所有温度、压力、流量等信号，由上位机集中处理后发出指令去驱动相关设备，变为独立采集相关设备信号后直接驱动的方式，实现模块化控制，各个设备按预先设定运行，实现系统高效运转。

2.关键技术

（1）模块化控制技术。由原来的集中采集信号变为各个模块独立采集信号，其优点在于系统可以标准化生产后大量普及。

（2）智能型变流量冷却塔技术。采用水力稳压器以及变流量喷头组合而成。当流量变化时，能够均匀布水的冷却塔群，以实现冷却塔在流量变化时仍然保持高效，降低冷却水温度。

（3）双向变流量技术。中央空调主机与末端流量互相补偿，以实现冷冻水泵流量扬程的有效匹配，达到节省冷冻水泵电能的目的。

（4）水力平衡控制技术。末端各个分支之间流量分配技术，以达到各个支路流量的有效分配，以此达到冷冻水泵电能以及损耗下降的目的。

3.工艺流程

该技术以冷却塔变流量技术为前提，冷却塔模块根据采集的数据，在尽可能降低冷却水温度的前提下，使冷却塔风机节省电能；冷却泵模块根据采集的数据，控制冷却泵运转速度以及数量提高系统输送系数；主机策略模块根据冷机的特性，控制冷机工作在高效区；冷冻泵控制模块在双变流量技术的硬件支持下，达到末端与主机流量的互调，降低冷冻泵用电量；水力平衡模块负责调节各个支路的流量。利用配套研发的WISDOM平台，实现整个系统的智能化节能运行，其系统原理图见图1。

图1 模块化控制高效节能水冷式中央空调系统原理图

五、主要技术指标

1.中央空调整体节能率：≧30%；

2.中央空调机房年综合制冷能效比：4-5。

六、技术鉴定、获奖情况及应用现状

该技术中的”冷却塔水力稳压器”和”智能型变流量冷却塔”分别于2011年和2013年通过江苏省科学技术厅的高新技术产品认定，并于2011年获得国家火炬计划项目资金支持。此外，该技术已获得11项国家专利，其中发明专利1项，计算机软件著作权5项。目前，已在医院、酒店、商场、写字楼、电子厂、光伏厂、制药厂等60多个项目中成功应用。

七、典型应用案例

典型用户：东方电气集团（宜兴）迈吉太阳能公司、宜兴市中医医院等。

典型案例1

案例名称：东方电气集团（宜兴）迈吉太阳能公司中央空调系统改造项目

技术提供单位：江苏天纳节能科技有限公司

建设规模：1.5万m2建筑面积。建设条件：由离心式机组，横流式冷却塔和冷冻、冷却水泵构成水冷式系统。主要技改内容：将原有4台700m3/h的冷却塔升级成智能型变流量冷却塔，对3台1000RT离心机进行主机策略控制，对2台90kW冷冻泵进行控制，对2台75kW冷却泵进行控制。主要设备包括：冷却塔变流量喷嘴1867个，水力稳压器DN200型16个，冷却塔能效控制柜2台，冷却水能效控制柜2台，冷冻水能效控制柜2台，主机策略控制柜2台，监控终端1套。节能技改投资额315万元，建设周期2个月。每年可节能823tce，碳减排量2172tCO2。年节能经济效益187万元，投资回收期1.7年。

典型案例2

案例名称：宜兴市中医医院中央空调系统改造项目

技术提供单位：江苏天纳节能科技有限公司

建设规模：8万m2建筑面积。建设条件：由蒸汽型溴化锂主机，横流式冷却塔和冷冻、冷却水泵构成水冷式系统。主要技改内容：将原有3台壳管式换热器更换为2台浮动盘管式换热器；通过管路改动，实现冷热水共用循环水泵，拆除原有3台18.5kW热水泵；将原有3台600m3/h的冷却塔90度转向，并升级成智能型变流量冷却塔；对3台制冷量2330kW蒸汽型溴化锂主机进行主机策略控制；对2台75kW冷温泵进行控制；对2台75kW冷却泵进行控制。主要设备包括：冷却塔变流量喷嘴1200个，水力稳压器DN200型12个，冷却塔能效控制柜2台，冷却水能效控制柜2台，冷温水能效控制柜2台，主机策略控制柜2台、热源策略控制柜1台，监控终端1套。节能技改投资额296万元，建设周期2个月。每年可节能884tce，碳减排量2334tCO2。年节能经济效益220万元，投资回收期约1.3年。

八、推广前景及节能减排潜力

随着我国城镇化建设与建筑节能工作不断推进，大型建筑的中央空调节能改造将具有广阔的市场前景。预计未来5年，该技术在行业内的推广比例将达到1%，项目数量达500项，总投资额7.5亿元，形成的年节能能力为25万tce，年碳减排能力为66万tCO2。a