冷卻水節(jié)能控制知識總結(jié)

1、冷卻水系統(tǒng)控制能源管理系統(tǒng)對冷卻水泵采用系統(tǒng)自適應(yīng)模糊優(yōu)化算法進(jìn)行節(jié)能控制：控制器依據(jù)所采集的實(shí)時數(shù)據(jù)和自適應(yīng)知識庫，進(jìn)行模糊推理運(yùn)算，計(jì)算出系統(tǒng)最佳轉(zhuǎn)換效率對應(yīng)的冷卻水流量，并與檢測到的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，利用變頻技術(shù)，調(diào)節(jié)冷卻水泵，啟停相應(yīng)冷卻塔風(fēng)機(jī)以及開關(guān)冷卻塔閥門，動態(tài)調(diào)節(jié)冷卻水的流量使冷卻水的流量逼近最佳冷卻水流量值，保證中央空調(diào)系統(tǒng)隨時處于最佳效率狀態(tài)下運(yùn)行。橫流塔冷卻系統(tǒng)變頻與風(fēng)閥模塊控制模式性能比較內(nèi)容原理機(jī)械特性故障隱患控制邏輯節(jié)能管理結(jié)論變頻控制模式根據(jù)設(shè)定冷卻水溫變化，所有風(fēng)機(jī)同時、同步變頻運(yùn)行，負(fù)荷高時轉(zhuǎn)速變快，負(fù)荷低時轉(zhuǎn)速變慢。1 .大直徑冷卻風(fēng)機(jī)需要慣性性能，頻繁變速

2、，皮帶容易抖動、發(fā)熱、打滑，造成松脫、磨損。2 .冷卻風(fēng)機(jī)屬大直徑、低轉(zhuǎn)速，變頻降速空間小，轉(zhuǎn)速變低，風(fēng)機(jī)葉輪動力特性變差，回流區(qū)加大，綜合效率低。1 .如控制系統(tǒng)故障，系統(tǒng)回到傳統(tǒng)冷卻方式，手動運(yùn)行狀態(tài)，必須配置備用電動分水系統(tǒng)，否則，需全開風(fēng)機(jī)，工頻運(yùn)行，或重現(xiàn)無散熱回流、短路等問題.2 .如單機(jī)控制故障，同樣再現(xiàn)傳統(tǒng)隱患。3 .如皮帶打滑、管理人員很難及時知道，同樣再現(xiàn)傳統(tǒng)隱患.1 .根據(jù)冷卻逼近度或定冷卻回水溫度，進(jìn)行變頻邏輯設(shè)定，程序編寫者無法知道不同的運(yùn)行狀態(tài)，冷卻塔組的熱力性能，很難是控制邏輯達(dá)到切合蒸發(fā)冷卻特性。2 .傳統(tǒng)冷卻風(fēng)機(jī)變頻邏輯，容易與冷卻水泵變頻邏輯沖突，造成水溫波

3、動頻繁，影響主機(jī)T能.1 .所有風(fēng)機(jī)同時、同步變頻，系統(tǒng)低負(fù)荷時，冷卻風(fēng)機(jī)不節(jié)能。2 .管理要求強(qiáng)度較大，系統(tǒng)壽命、穩(wěn)定性、實(shí)用性反應(yīng)普遍不高。理論可行，實(shí)用性差.風(fēng)閥模塊模式系統(tǒng)共風(fēng)腔，根據(jù)負(fù)荷演算結(jié)果,自動對應(yīng)運(yùn)行若干風(fēng)機(jī)，對風(fēng)腔產(chǎn)生負(fù)壓作用，使填料外部壓差產(chǎn)生對流。1 .保持原（風(fēng)機(jī)仰角、傳動、電機(jī)）設(shè)計(jì)機(jī)械效率特性；2 .機(jī)械性自壓自開、重力自閉式風(fēng)閥，不需電動聯(lián)控裝置，較為可靠；1 .如控制系統(tǒng)故障，系統(tǒng)切換到手動運(yùn)行，同樣可根據(jù)人工觀察冷卻回水溫度，模塊控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)量，風(fēng)閥隨風(fēng)機(jī)自開閉，杜絕回流，可滿足理想利用所有填料面積要求.2 .如單機(jī)故障，所有風(fēng)機(jī)均可相互備用，系統(tǒng)自動忽略

4、該故障風(fēng)機(jī)，獨(dú)立維修，互不影響。1 .根據(jù)室外濕球、冷卻水流量、進(jìn)回水溫，自動演算冷卻塔組熱力曲線，根據(jù)系統(tǒng)能力，優(yōu)化逼近度目標(biāo)，對應(yīng)投入風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式，能達(dá)到為主機(jī)提供更理想的冷卻水溫。2 .該控制邏輯與水泵變頻可較好融合，可自適應(yīng)冷卻水小流量、大溫差工況。1 .理論邏輯相對合理，各環(huán)節(jié)以最佳效率點(diǎn)出發(fā)，符合整系統(tǒng)負(fù)荷散熱傳遞效率節(jié)能依據(jù).2 .新技術(shù)、新產(chǎn)品，有待實(shí)踐運(yùn)行驗(yàn)證。穩(wěn)定、可靠、耐用，方便管理。冷卻效果對壓縮主機(jī)綜合能耗的影響隨著全球變暖、節(jié)能減排問題的得到各行各業(yè)的重視，不論工業(yè)、商業(yè)中央空調(diào)工程系統(tǒng)能耗所占比重都比較大，中央空調(diào)工程系統(tǒng)節(jié)能得到了比較大的重視。而冷卻部分由于冷卻

5、塔自身只有風(fēng)機(jī)有耗電負(fù)荷，主要是由填料等固定部件性能決定且冷卻效果，冷卻塔的制造工藝比較簡單，造成行業(yè)性對冷卻塔的綜合性能對系統(tǒng)的能耗影像較為忽略。為了清晰的了解冷卻塔的綜合性能對中央空調(diào)工程系統(tǒng)的能耗影響，我們有必要對其進(jìn)行了細(xì)化分析，以便更好的完善節(jié)能減排工作。經(jīng)過百年的發(fā)展與革新，中央空調(diào)工程行業(yè)技術(shù)已經(jīng)較為成熟，普遍采用高效、穩(wěn)定的“蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)”，作為中央空調(diào)工程系統(tǒng)主要工作方式，并制定了各項(xiàng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn).蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器組成，制冷劑作為其循環(huán)工質(zhì)，也具標(biāo)準(zhǔn)化和通用性。標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)設(shè)計(jì)工況為：蒸發(fā)溫度：5°吸氣溫度：15°冷凝溫

6、度：40。過冷溫度:35°中央空調(diào)工程中的冷卻塔既是“蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)”中的冷凝器，其標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)工況為進(jìn)水溫度37。、出水溫度320在壓縮設(shè)備制造和工程設(shè)計(jì)中也采用該標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，而實(shí)際運(yùn)行中，由于冷卻水溫狀態(tài)會隨著環(huán)境條件、系統(tǒng)負(fù)荷、冷卻塔性能、管理疏失等因素不斷變化的.冷卻水溫變化會產(chǎn)生什么影響，對主機(jī)的綜合能耗影響有多大呢？以下我們就對用途較為廣泛的水冷螺桿式系統(tǒng)進(jìn)行深入分析.根據(jù)“蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)”中冷凝溫度對循環(huán)性能的影響，對于同一臺制冷裝置，當(dāng)蒸發(fā)溫度工況相對恒定時，冷凝溫度升高，制冷量將減小，而消耗的功率將增大，因而制冷系數(shù)也將降低.（附圖）以一臺實(shí)際應(yīng)用比較廣泛的50

7、0冷噸螺桿機(jī)不同冷凝溫度下的參數(shù)變化參考分析：（螺桿主機(jī)綜合參數(shù)表）FW-500D變工況參數(shù)表冷卻水進(jìn)水溫度C冷卻水出水溫度C蒸發(fā)溫度冷凝溫度制冷量KW輸入功率KWCOP運(yùn)轉(zhuǎn)電流A啟動電流A蒸發(fā)器水量m3/h冷凝器水量m3/h28335381767310。4下.69536938304357.428.533.55391759313.35.61541947302.51356。4293453917501316。25。53546956300.9355.329.534.55401741319.15.4655196429。4354。3303554017303225.37556973297。6352.930

8、.535.55411723324。95.3561982296。3352。231365411713327。85。23566991294.7351.131。536.55421704330.95。155711000293.135032375421695333.85.085761009291.634932。537.55431686336.855821018289。9347.933385431676339。74。935871027288.3346.833。538.554416673434.865921036286.7345.734395441657346.14.795981046285.1344.634

9、.539。55451648349。24。726031055283。4343。435405451638352.24。656081064281.7342。335。540.55461628355.54。586141074280341。236415461618358.64.516191084278.3340冷卻水溫直接對能耗影響百分比計(jì)算方式：上表中“COP"的定義為：COPQ，即主機(jī)能效比為制冷量與主機(jī)輸入功率的比值。W我們將公式變形為：W-Q-,即可理解，需要制造Q制冷量時，主機(jī)要按一定的比例耗工,COP比例系數(shù)為一,Q一定時，COP越大,W越小。COP回到上表中可看出，在表所示的范圍內(nèi)

10、，隨冷卻水溫的減小，主機(jī)制冷量增加，耗能減少，COP增大取冷卻水進(jìn)水溫度tl、t2,且tl.t2；假定某一負(fù)荷為Q則在:低冷卻水溫tl下:主機(jī)能效比COP1,輸入功率W1,且W1高冷卻水溫t2下:COP1Q主機(jī)能效比COP2,輸入功率W2,且W2COP2則節(jié)電比:W2W1W2COP21COP1按上面的公式對表中的數(shù)據(jù)處理:不同冷卻水溫狀態(tài)下的能耗直接影響統(tǒng)計(jì)（統(tǒng)計(jì)表）：不同冷卻水進(jìn)水短度之間節(jié)電比用即字港J5窄田時,君巴1c冷卻卦進(jìn)入力:M度七3B血53bM.bmb33323231.b3i肛bZfU29.b292E油7%1195H16.it1.tn1.466is4n12l«10.W5

11、叢亂鼓G.熱5.即4,OS"胡1.3(1.心?8.5ISLE需17,Jt13.4L2.109%及必3.2M6.ESB.5KC3耳2.7S130B0%20LS日五11Zi15K.-Ii-：;s3瑞IZtLUSI9.6%EL1,二9%5.dSd.2S之9IfL3%0.%IT相161售14解13r%1P一取11M9.TH8.4疆7.CW5.4,2952.5911.6W0.Q«集盛:£1%w春瓦印取ZSfiu，.航寄4蛤Z,6KL幫3ILG1312.MLD.n鞏晶a.3«7.0*5.T*2b我ITO.OW3113»1IZ4111.Jt*糊7.1

12、1;5.看4.dM九德1,5W(Ln«L?一幡111爭乩w工業(yè)T,假b,翁L班2.四LViJ.m.32L1.210.8X8.5%7.IK5,q.3.?？侺駢OJj«32.59陶治共,r«5,商3亮1.4M1on8亂8卜?.*6,THL州口糊1.4K山0*33九烈5.8K4.3K2,斷L.iJfo.f5.都機(jī)我2,9KL/0.54.5L馱工收1孫0.M36工族L.5K九OS35.51,簫n.Ou3GL.LH冷凝溫度過低帶來的影響由于中央空調(diào)工程中，制冷設(shè)備均采用標(biāo)準(zhǔn)工況參數(shù)，由于季節(jié)氣候條件變化因素，不同的地域、不同季節(jié)冷卻水溫可能降至很低，冷卻水溫過低也會對制冷循

13、環(huán)參數(shù)帶來不利影響。在“蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)”的制冷循環(huán)過程中，冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之間有一個壓差工況比值，一旦偏離這個最大壓差工況，系統(tǒng)綜合循環(huán)參數(shù)性能跟著改變.所以在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)工況的系統(tǒng)中，冷凝溫度過低，系統(tǒng)COP也跟著下降，壓縮機(jī)的也會因蒸發(fā)壓力過低，油壓、回油等出現(xiàn)機(jī)械問題。一般冷卻水溫理想溫度在25-32Co間接影響因素和帶來的問題：由于冷卻影響因素是濕球溫度，而濕球溫度隨氣候環(huán)境而變化，四季和日夜隨時波動，且系統(tǒng)負(fù)荷也根據(jù)需求不斷變化；傳統(tǒng)冷卻塔的冷卻水溫會跟著這些變化而波動，冷卻水溫波動主機(jī)工況隨之頻繁變化.長時間處于此狀態(tài)運(yùn)行，造成管理人員工作量大、難度高，設(shè)備性能和壽命相應(yīng)影響?，F(xiàn)

14、有冷卻塔現(xiàn)狀：清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心在2006年夏季對大型建筑節(jié)能診斷實(shí)測發(fā)現(xiàn)：同樣是位于北京市三環(huán)路以內(nèi)的建筑物，在同一時間下，冷卻塔的回水溫度相差近10CO例如2006年7月12日下午，室外濕球溫度為24.2C,接近空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)外溫，同時實(shí)測10臺分屬不同建筑物的冷卻塔，回水溫度在25.3345c之間。若能將上述各臺冷卻塔的回水溫度都降低至濕球溫度以上1C,預(yù)計(jì)可提高制冷機(jī)組的COP,實(shí)現(xiàn)節(jié)電15%以上.(摘自2007中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告總結(jié)：綜上所述，冷卻塔的性能對主機(jī)能效影響是嚴(yán)重的！系統(tǒng)設(shè)計(jì)是變工況的，而傳統(tǒng)冷卻塔很難滿足該變工況要求。對于變負(fù)荷系統(tǒng)來說，冷卻部分應(yīng)該是一

15、個能滿足變工況需求獨(dú)立的一個系統(tǒng)；如果冷卻時可根據(jù)環(huán)境濕球、系統(tǒng)負(fù)荷、冷卻水量變化，自動調(diào)節(jié)風(fēng)流量，把冷卻水溫穩(wěn)定在被冷卻設(shè)備的最佳要求范圍下的變工況系統(tǒng)，那將具有很高的綜合優(yōu)化管理意義和節(jié)能價值。冷卻塔設(shè)計(jì)說明內(nèi)容建議冷卻系統(tǒng)技術(shù)要求：由于本項(xiàng)目方案投入實(shí)際運(yùn)行使用中，將處于負(fù)荷不斷變化的工況，主機(jī)系統(tǒng)為本項(xiàng)目系統(tǒng)核心;且冷卻系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)直接、即時影響主機(jī)系統(tǒng)的電流、電壓、冷量輸出等性能；即冷卻系統(tǒng)需滿足以下節(jié)能管理的技術(shù)要求。1 .杜絕冷卻系統(tǒng)普遍存在的幾大問題：部分負(fù)荷時，現(xiàn)有填料換熱面積無法全部利用；電動聯(lián)動系統(tǒng)故障率高，管理難度大；冷卻水通過風(fēng)機(jī)停用塔時，無冷卻換熱直接回流，造成冷卻

16、工況惡劣。2 .采用方形橫流塔，保證系統(tǒng)負(fù)荷變化，冷卻水循環(huán)流量、水壓響應(yīng)變化時，分配到所有單元塔及填料的水量相對均勻，且不增加水泵揚(yáng)程功耗.3 .采用多塔模塊組合，以利系統(tǒng)負(fù)荷低時，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗，達(dá)到較佳的冷卻氣水比，減少飛水率和風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗。4 .采用敞開式配水，不采用電動閥聯(lián)動系統(tǒng)，系統(tǒng)冷卻水循環(huán)量如何變化，都必須能利用所有填料換熱面積.5 .如采用各單元塔間風(fēng)道聯(lián)通方式，須有合理、可靠的措施保證停用風(fēng)機(jī)口不出現(xiàn)空氣回流，造成電機(jī)反轉(zhuǎn)，啟用風(fēng)機(jī)有效風(fēng)量衰減嚴(yán)重的問題.6 .配置冷卻狀態(tài)自動控制系統(tǒng)，根據(jù)氣候、系統(tǒng)負(fù)荷變化情況，自動控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，使冷卻水溫盡可能的保持在主機(jī)要求的最

17、佳效率范圍，使系統(tǒng)運(yùn)行于最佳節(jié)能點(diǎn)；杜絕主機(jī)因不同季節(jié)氣候工況下，冷卻水溫變化頻繁，主機(jī)運(yùn)行工況惡劣，造成故障率高、管理難度大、影響機(jī)組壽命等問題。某公司冷卻塔在進(jìn)出水溫差不變的情況下變工況運(yùn)行性能與額定工況性能比較控制方式流量(m3/h)換熱量(kW)進(jìn)水溫度出水溫度供回水溫差供回水平均(C)(C)(C)溫度（C）7E流里50029083732534。5500232635.231。2433。2500174533。530。5332變流量50029083732534。540023263631533。530017453530532。5從表中數(shù)據(jù)可以看出，對于選定的冷卻塔而言，在相同的室外濕球溫度下

18、，冷卻水系統(tǒng)無論是定流量還是變流量運(yùn)行，冷卻塔出水溫度基本相同，水流量變化對冷卻塔的性能幾乎沒有影響。冷機(jī)在部分負(fù)荷工況下運(yùn)行時，冷凝溫度都會降低，但定流量時冷凝溫度降低的幅度最大。這時因?yàn)椴糠重?fù)荷時，制冷劑流量減少，冷凝器換熱量減少，而冷卻水流量不變時，冷凝器出水溫度降低，冷凝溫度也隨之降低。當(dāng)部分負(fù)荷率為20%時，相比于全負(fù)荷工況，冷凝溫度降低約為7C。變流量時，流量基本隨著部分負(fù)荷率成線性變化.由換熱公式可知，由于冷卻水換熱系數(shù)與流量的008次方成正比，制冷劑側(cè)的換熱系數(shù)基本保持不變，因此總的換熱系數(shù)的下降速度比部分負(fù)荷率的下降速度慢?？烧J(rèn)為冷凝器換熱量隨著部分負(fù)荷率的下降成比例下降，由

19、u9g7654321Q413333333333p'Maa!*冷凝器能量平衡方程可知冷凝溫度將會有所降低。I,.i¥20406080»W蕾分效苛率小變流量下冷凝溫度隨部分負(fù)荷率變化的曲線冷卻水無論是變流量還是定流量，進(jìn)口溫度都保持為30C,變流量時控制流量使冷卻水出口溫度保持在35C,同時為了便于比較分析，保持冷媒水出口溫度為7c3.75工703.65-工3.603.55-3.50.3,45,3.405678gl0冷卻水泵功疑比塞/%不同冷卻水泵功耗比重下機(jī)組的IPLV1015202530354645M冷卻水泵功耗比窗而變流量時不同冷卻水泵功耗比重的節(jié)能效果C0p&#

20、39;一一定義制冷循環(huán)性能系數(shù)一爐工式中,Q為制冷量，W;W壓為壓縮機(jī)功率，W。隨著部分負(fù)荷率的下降，COP先增大，而后減小，大概在部分負(fù)荷率為70%時COP最大；定流量的COP大于變流量的COP.這時由于隨著部分負(fù)荷率的下降，冷凝溫度一直降低，壓縮機(jī)功耗也降低，但壓縮機(jī)功率減小的速度越來越慢，并不與部分負(fù)荷率的降低速度一致，因此隨著部分負(fù)荷率的下降，COP存在著最大值.而由于同負(fù)荷下，定流量壓縮機(jī)功耗小于變流量壓縮機(jī)功耗，所以定流量時COP大于變流量時COP20406080100部分負(fù)黃率;%循環(huán)性能系數(shù)（COP）隨部分負(fù)荷率變化的曲線對于冷水機(jī)組而言，機(jī)組大部分時間都是在部分負(fù)荷下運(yùn)行，因

21、此考察冷水機(jī)組的性能就不能僅僅以全負(fù)荷下的性能作為唯一標(biāo)準(zhǔn).為了使蒸汽壓縮循環(huán)的冷水機(jī)組有一個相同的部分負(fù)荷評價標(biāo)準(zhǔn)，美國制冷學(xué)會（ARI）在ARI.550159CB準(zhǔn)中提出了用部分負(fù)荷性能值IPLV來綜合評價各種冷水機(jī)組的COP,而我國在制定的公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB50189-2005）中，針對我國具體氣候條件提出如下計(jì)算公式：IPLV=0.0234+0.4155+0.461C+0J0W式中：A為冷水機(jī)組在100%負(fù)荷下的COP;B為冷水機(jī)組在75%負(fù)荷下的COP;C為冷水機(jī)組在50%負(fù)荷下的COP;D為冷水機(jī)組在25%負(fù)荷下的COP.0。023,0。0415,0。461和0。101分布為部分負(fù)荷為100%,75%,50%和25%時的權(quán)重系數(shù).利用此式進(jìn)行冷水機(jī)組部分負(fù)荷COP的計(jì)算，由于冷媒水泵功率保持不變，故不作考慮。定義冷水機(jī)組綜合性能系數(shù)加=逅+%。由于變頻水泵在實(shí)際運(yùn)行中功耗并不是和流量成3次方關(guān)系，故在水泵節(jié)能效果上乘以0.7的系數(shù)。針對不同功率的冷卻水泵，都可以得到機(jī)組IP