中央空调循环水泵节能研究与改造

通过对中央空调的循环水泵运行分析，进行相应的改造达到节能，以及通过对中央空调循环水泵的供电进行变频处理和一般工况，循环水泵通过变频控制年可以节能45％以上。中央空调循环水泵供电变频改造，节能效果明显，值得推广。 中央空调广泛用于企事业等场所，是一种量大面广、耗电多的通用设备。循环水泵是中央空调重要的辅助设备。主要分为冷（暖）冻水泵，和冷却水泵。传统的循环水泵控制是全速额定运转，循环水泵都提供固定水量，进行热交换。而实际生产生活中，随着外界温度等指标的变化，我们需要对流量进行控制和调节，最常用的方法是通过调节阀门或挡板开度的大小来调整受控对象，这样就使得相当多的能量以阀门、挡板的截流损失消耗掉了。众多中央空调循环泵运行效率仅为45%～50%，由此可见，提高循环水泵效率非常有利于中央空调的经济运行。

一、中央空调循环水泵耗能分析 国家制冷学会的大量实地调查数据显示，在我国南方，特别是珠三角地区，每年空调制冷开机时间是10个月左右，情况如图表： 从上图可看出100%～70%负载量在7、8、9月份出现；70%～40%负载量在5、6、10月份出现；40%以下负载量在3、4、11、12月份出现；可见一年中系统负载率在50%以下的时间占全部运行时间的50%以上，由此可见中央空调循环泵节能空间很大。 二、循环水泵的节能分析 按以下图水泵耗电变化曲线特性图分析，变频变速水泵节能潜力很大。 1.空调系统水泵的运行分析 中央空调内循环水泵是按照一年中的最大负荷进行选配的。从安全运行角度出发，循环水泵的出力必须在水循环系统最大流量和阻力的额定功率基础上增加5%～10%的富裕量。由于循环水泵大多采取定速运行，其负荷不便调节，一般都采取调节挡板或阀门的开度来控制流量和压力，造成很大的节流损失，浪费大量能源。 2.变频变速调节法 水泵厂家提供的特性曲线，如果转速改变，水泵的性能随之变化，从而使工况点改变。采用变速（降速）调节水泵工况点，不会产生附加的摩擦损失，因此效率较高，可调适应范围较广。 3.水泵采用调频变速后的节能分析 （1）非最高峰期流量调节 例如空调系统中：流量Q'=0.8Q得出n'/n=0.8 则：N'=（n'/n）3N=0.8*0.8*0.8N=0.512N 式中：Q、H、N分别表示水泵转速为n时的流量、扬程、轴功率。 由以上公式可知通过变频变速的水泵当流量减少到原来的0.8倍时可以节省用电量49.8%。 以某方案为例，选用“约克”YS450螺杆式冷水机组二台，45kW冷却水泵3台（其中1台为备用）、37kW冷却水泵3台（其中1台为备用），250m3/h冷却塔2台。冷水机组的冷冻水流量的最大和最小值分别为356m3/h和163m3/h，系统冷冻水流量的最大和最小值分别为712m3/h和163m3/h，可调节冷冻水流量范围为22.9%~100%。 该空调系统的2台冷冻水泵、2台冷却水泵通过最保守的计算，在冷冻水流量80%工况下也节省用电（45kW×2+37kW×2×49.8%=81.67kW，每天按10小时运行来算节省电量81.67×10=816.7（kWh）度电，每年按8个月运行来计算，节省电量816.7×30×8=196008（kWh）度电，从而大大地减少空调运行的成本。 水泵采用调频调速方案后，不仅可以大大节省电能，而且还可以在以下的方面获得节能。 （2）循环水泵电机启动 水泵电机软启动，克服电机启动的大电流冲击和停泵水锤现象，在减少对电网冲击的同时，也减少了电能的无功损耗和延长设备寿命。 （3）冷冻水管网水量调节 由于冷冻水管网水量是随使用负荷而变化的，冷水机组和水泵的数量、型号投入是随机发生的，所以负荷用水量、冷水机组工作水量、水泵运行水量三者之间往往很难得到匹配，而恒压差闭环调整水泵转速和决定投入水泵的数量，可以很科学地匹配好以上三者之间的平衡，并节省大量的水泵用电。 三、电气实现系统 空调水系统循环水泵的调频调速，要达到最终的节能目的。需要有完善的电气控制手段，才能够实现，以下为电气控制设计要点。 1.冷水机组冷凝器进、出水管安装差压传感变送器，差压传感器提供冷凝器的工作运行水量，以便在动态水流量工作时设定上、下限流量保护值。 2.冷水机组蒸发器进、出水管安装差压传感变送器，差压传感器提供蒸发器的工作运行水量，以便在变流量工作时设定上、下限流量保护值。 3.冷水机组制冷机安装冷量传感变送器，冷量传感变送器提供机组开启台数的信号。冷量传感变送器同时提供临界冷冻水流量（小于一台冷水机组的最小流量）开启压差旁通阀的信号。 4.冷水机组冷冻水、冷却进出水管安装温度传感变送器。 5.冷水机组冷冻水、冷却进出水管安装压差传感变送器。 6.冷冻水系统、冷却水系统分别安装一台变频器，变频器根据总出、回水管的测量压差与设定压差比较，变频调速及按需要投入或撤出水泵台数（投入过程实行软启动、变频运行、工频运行）的综合手段，闭环控制恒定总出、回水管的压差。 四、结束语 在中央空调循环水泵上进行变频器改造及应用，有一定的经济效益和广泛的社会效益，并且在技术上也是可行的。循环水泵设备采用变频调速技术是一种理想的调速控制方式，不仅具有显着的节电效果，而且方便了操作，提高了设备效率，减少了设备维护、维修费用，较好地满足了生产工艺要求，经济效益十分明显。