中央空调整改方案

中央空调整改方案

一、系统概况和存在问题

天河北路店首层为入口大堂，二、三层为卖场，经营面积约6700平方米，中央空调供冷面积约6000平方米。中央空调制冷机房设置于三层东南角，共安装了12台风冷冷水模块机组，每台制冷量102kW，总制冷量达到了1224kW，完全能满足适用要求。

系统建成投入适用后，发现机组散热严重不足，致使机组高温“跳停”，后采取机房送新风、水喷淋散热等措施，但仍然无效果，机房内仍然是温度高、机组高温“跳停”，经测算及对比其他店，该店的中央空调系统电费、水费明显高于其他店，也远远高于正常的中央空调运行费用。

二、原因分析

通过对机组的运行观察和记录、分析，我们认为，在采取了机房送新风、水喷淋散热等措施后仍然无效果，具体原因如下：

1、“机房送新风”虽然是增加散热了散热效果，但风量远远不够，经查验，每台机组散热风扇的风量达到24000m3/h，12台则需288000 m3/h的散热风量，而现场安装有一台风量仅为30000 m 3/h的送风机进行送风，由于无效果及噪声大原因，目前已停用，仅靠东面约20平方米的百叶窗自然进风，当然无法满足12台机组288000 m/h的散热风量需求，再者，现有机组排风箱做法不合理以及出风面积严重不够，造成实际排风量严重低于机组的额定排风量。总之，现有的进风、出风的方式造成气流阻力较大，加之机组本身的散热风扇是无静压的，致使机组制冷效率极低、甚至机组高温“跳停”，电费剧增，而且严重影响机组寿命，现已初步发现有一台压缩机损坏。

2、“水喷淋散热”表面上看似乎是一种散热方式，但在本案中却不然，水蒸发后虽然吸收了机组的热量，但变成了高温的水蒸汽，又散发到机房内，一部分无法排出去，另一部分又经机组的散热翅片排放到室外，结果是水蒸汽带走的热量只是比空气带走的热量稍微多些而已，造成既未达到效果，又无端增加了水费开支。 3

三、解决方案

针对上述的原因分析，要彻底解决散热问题，必须采取以下的措施：

1、改变和增大机房的自然进风、出风面积和方式。由于噪声问题已不能采

用大风量风机送风，只能靠自然进风，因此为保证进风、出风的气流阻力不能过大，在满足机组288000 m3/h散热风量的情况下，经计算进风百叶窗面积必须达到35平方米以上、排风百叶窗面积25平方米以上，且排风管道不能过长（阻力不能过大），因此必须全部利用南面、东面的所有外墙开口装设百叶窗来进行进风和排风，同时保证进风和排风无气流短路现象。

2、噪声处理。解决散热问题后，随之二来的是噪声问题，由于机房百叶窗

外侧是住宅区，机组的噪声通过大面积的外墙开口百叶干扰住宅区，故必须进行有效的消声处理，但有不能在进出风路上简单地加装消声器解决，必须避免消声器的阻力影响机组无静压风扇的排风量。所以采取进风由外墙百叶直通机房、出风经消声管道排出室外的方案，并在机房内作消声处理。

四、改造内容及费用估算

1、拆除现有的排风箱、进风风管、喷淋管等，以及外运处理，2万元；

2、移动南面4台机组至东面安装及部分机组调整间距安装，以及相应管道

更改，4万元；

3、12台机组出风消声管道安装及部分阻挡冷冻水管移位，12万元；

4、机房消声处理，8万元；

5、拆除和更换外墙百叶，3万元；

6、机房内冷冻水管拆除及重新保温，2万；

7、更换一台压缩机，2万元。

8、合计33万元。

中央空调项目整改方案2017-01-21 09:03 | #2楼

针对北晟商业广场中央空调项目前期存在的施工工艺问题，现就存在问题，经过我公司研究，进行整改如下：

1、存在问题：设备井给水管支架设置不合理，缺少支架。 解决方案：设备井给水管支架层高≥5米，每层设置两个支架。

2、存在问题：DN80以下镀锌管连接方式为焊接连接。

解决方案：经甲方允许我方DN40以下镀锌管连接方式为焊接，焊接后采用银粉除锈。

3、存在问题：阀门安装前未做强度试验、密闭性实验，启闭不灵活。

解决方案：进行打压试验，对所有阀门进行启闭实验，对于启闭不灵活的阀门及时进行更换。

4、存在问题：负一负二层水平管吊架安装，多根管道使用同一吊架，焊接方式采用单边焊接。

解决方案：在原有吊架基础上，按照规范重新增加过梁吊架，严格按照规范焊接方式（45°角焊接）进行焊接，使用高标准焊接材料（14#槽钢，16#膨胀螺栓，每个支架膨胀螺栓数为3-4个）。

5、存在问题：风管与新风机连接处软连接长短不一，不分曲扭。 解决方案：对不合格软连接重新安装，曲扭软连接进行校正。

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6、存在问题：前期部分风管因大风天气导致膨胀螺栓断裂。 解决方案：对损坏重新进行安装，对不合格螺栓重新更换，并使用高标号的材料，进行固定。

山东省显通安装有限公司

2016年10月20日

中央空调节能改造方案2017-01-21 09:06 | #3楼

一、概述

在中央空调系统中，冷冻水泵、冷却水泵及冷却风机的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的，且留有一定的设计余量。一般中央空调控制系统中，水泵及风机一年四季都是在工频状态下全速运行，采用节流或回流的方式来调节流量或风量，产生大量的节流或回流损失，且对水泵或风机电机而言，由于它是在工频下全速运行，因此造成了能量的大大浪费。 由于四季的变化，阴晴雨雪及白天与黑夜时，外界温度不同，使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低。也就是说，中央空调实际大部分时间运行在低负荷状态下。据统计，67%的工程设计热负荷值为94-165W/m2，而实际上83%的工程热负荷只有58-93 W/m2，满负荷运行时间每年不超过10-20小时。

实践证明，在中央空调的循环系统（冷却泵、冷冻泵及冷却风机）中接入变频系统，利用变频技术改变电机转速来调节流量和压力的变化用来取代阀门控制流量，能取得明显的节能效果。

二、中央空调系统工作原理

1.1中央空调系统简图

1.2中央空调工作原理简述

⑴、中央空调启动后，冷冻单元工作，蒸发器吸收冷冻水中的热量，使之温度降低；1

同时，冷凝器释放热量使冷却水温度升高。

⑵、降了温的冷冻水通过冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各个房间由室内风机加速进行热交换，带走房间内的热量使房间内的温度降低后，又流回冷冻水端。

⑶、而升了温的冷却水通过冷却泵压入冷却塔，由冷却塔风机加速将冷却水中的热量散发到大气中，使水温降低后，流回冷却水端。

⑷、冷冻机组工作一段时间后，达到设定温度，由温度传感器检测出来，并通过中间继电器及接触器控制冷冻机停止工作，温度回升到一定值后又控制其运行。

三、中央空调存在的问题

3. 1 冷却水系统的不足

从设计角度考虑,冷却水泵电机的容量是按照最大换热量(即环境气温最高,且所有场所的空调都开足) 的情况下,再取一定的安全系数来确定的。而通常情况下,由于季节和昼夜气温的变化以及开机数目的不足,实际换热量远小于设计值, 因此,电机容量远大于实际负荷,出现了大马拉小车的情况。

再从冷却水流量考虑,冷却水的作用是要及时将冷凝器中的热量带走,以保证制冷机能正常工作。从节能的角度看,只要能保证制冷机能正常工作,冷却水流量越小,所做的无用功就越少, 节能也就越明显。根据流量公式: Q = SV ,过去由于交流电机的转速不可调,只能通过调节节流阀, 改变管道截面积S 的方式来调节流量Q ,节流阀的存在对水流产生阻力,从而产生节流损耗,并且会引起机械振动和产生噪音。

3. 2 冷冻水系统的不足

冷冻水泵的作用是将经制冷机降温的冷冻水通过输送管道送到中央空调的各出风口处的风机盘管组件中,对环境起降温作用,冷冻水的流量与冷冻水泵的转速成正比,当冷冻水泵转速高时,冷冻水的流量大,流速也快。因此,当冷冻水流过风机盘管组件时,还没有充分的时间将所携冷量全部释放完,就又返回制冷机去了,因此冷冻水泵电机做了很多无用功,这些都是不必要的能耗。若能够调节冷冻水泵电机的转速,根据实际热负荷的大小来调节冷冻水的流量(实际上是调节交换冷量的大小) 和流速,以便让冷冻水在风机盘管组件中有充分的时间释放与热负荷大小相当的冷量,冷冻水泵电机的功耗可大大降低。

3. 3 冷却风机系统的不足

冷却塔是冷冻机组的冷却水最主要的热交换设备之一，它主要靠冷却塔风机对冷却水降2

温，由于冷却塔的设备容量是根据在夏天最大热负载的条件下选定的，也就是考虑到最恶劣的条件，然而在实际设备运行中，由于季节、气候、工作负载的等效热负载等诸多因素都决定了设备经常是处于在较低热负载的情况下运行，所以设备的耗电常常是不必要的和浪费的。因此，使用变频调速控制冷却风扇的转速，在夜间或在气温较低的季节气候条件下，通过调节冷却风扇的转速和冷却风扇的开启台数，节能效果就非常显著。

四、节能改造原理

交流异步电动机的转速公式为: n = 60f (1 - s)Pp。可见,转速与电源频率近似成正比,即改变频率可改变电机的转速。风机、水泵类负载属于平方转矩负载,即转矩T 与转速n2 成正比,电机轴上的输出功率W 与转速n3 成正比。而电机的耗电量近似同电机轴上的输出功率成正比,即电机的耗电量近似与转速的三次方成正比。由此可见,当电机的转速稍有下降时,电机的耗电量就会大幅度地下降。

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过去由于电机转速不可调,电机只能工作在开或停两种状态,即使当热负荷很小的时候,也必须至少开一台,电机轴上的输出功率远大于实际负荷的需要,从而造成不必要的能耗。若将电机的运行频率由原来的50 Hz 下调到40 Hz 时,则电机的实际转速大约降为额定转速的80 % ,即n实际= 0. 8 n额定. 由于电机的额定功率为: W额定= Kn3额定,因此,电机运行在40 Hz 时的实际功率为: W实际= Kn3实际= K(0. 8 n额定) 3 = 0. 512 Kn3额定= 0. 512W额定节电率= (电机额定功率- 电机实际功率)P 电机额定功率= (W额定- W实际)PW额定= ( W额定- 0. 512 W额定)PW额定= 48. 8 %

由此可见,若风机和水泵的电机运行在40 Hz 时,理论上,电机实际轴上的输出功率只有额定功率的一半左右,此时,理论上的节电率为48. 8 %, 节电效果相当显著,经济效益十分可观。

五、变频调速技术的中央空调循环系统

采用交流变频调速技术后,由于电机可在很宽的范围内平滑调速,可将所有节流阀开至最大,使管道畅通,这样可以免去节流损耗。通过改变电机转速改变冷却水、冷冻水的流速,从而改变冷却水、冷冻水的流量,使其达到满足制冷机正常工作的要求,以及达到平衡热负荷所需冷量的要求, 而此时由于不存在节流损耗以及电机转速降低, 电机功率大幅度下降,从而达到节能的目的。采用变频调速技术进行节能改造的关键在于可使电机转速连续可调。过去

由于交流电机转速不可调,当开一台泵不够,而开两台泵又有余时, 只能开两台泵,这样,多余的部分就是浪费的部分。而现在由于转速连续可调,开一台泵不够时, 开第二台泵可以根据实际需要的大小设定其转速,从而节约了本来多余的那部分能量。因此,在这种系统中,任何时候只要求有一台水泵电机处于可调状态,就可以达到节能的目的。而且这种方式对系统中并联运行的泵的台数没有任何限。这就是用PLC 控制器对变频器进行切换控制的优越性所在。

在冷却水系统、冷冻水系统和散热水塔风机上分别采用变频调速控制都可以达到节能的目的。在通常的中央空调系统中,往往有多台冷却水泵和冷冻水泵分别构成管路并联的冷却水循环系统和冷冻水循环系统。在此类系统中,只须在冷却水和冷冻水系统中各采用一台变频调速器, 分别各用一台PLC 控制器和切换控制器对一组冷却泵电机和冷冻泵电机进行切换控制,使两个系统都有一台泵处于可调节状态,这种控制方式在最大程度上节约了投资,达到用最少的投资取得最大回报的效果。

循环系统的控制原理和主电路如图所示。

循环系统运行控制

人机界面

冷口冻出系温冷入冻出系温冷口却出系温冷口却出系温中 央 控 制 系 统

系统系统水泵控制控制系统

控制

变频速度给定

变频速度给定

变频速度给定

六、水循环系统工作原理 6. 1 系统组成

系统主要由变频器、可编程控制器PLC、切换控制器、机械联锁接触器和水泵电机组成,水泵电机的个数可以是任意个。通过PLC 和切换控制器的控制,可使任一台电机处于变频工作状态,从而实现在任何时候都有一台电机处于容量可调状态,而其余电机根据实际负载的需要,或是处于停机状态,或是工作在工频状态。并且,这种组合可以是任意的,完全由PLC检测运行温度差通过PLC内部做PID运算来控制变频及工频自由组合。机械联锁接触器是为了在切换过程中从硬件上确保三相交流电源不会串入变频器的输出端而设置的。否则,当三相交流电源串入变频器的输出端时,变频器会被损坏。 6. 2 工作原理

当热负荷较小、只需一台电机工作在低于工频状态就能满足要求时,根据操作者的意愿,可通过PLC 控制器和切换控制器使任一台电机工作在变频状态,且运行频率可根据实际负荷的大小任意设定。

当热负荷增大,开一台电机不够,而开两台电机又有余时, 由PLC检测运行温度差通过

PLC内部做PID运算来控制变频及工频自由组合，PLC 发出起动另一台电机的指令,PLC 控制器和切换控制器会自动地将原来工作在变频状态的电机的频率从运行频率提升至工频50 Hz ,然后将它从变频器上切除并直接挂接到工频电源上,再将第二台电机挂接到变频器上,使第二台电机实现平滑软起动,运行频率由操作者根据实际需要设定。

热负荷进一步增大,上述切换控制过程不断重复,直至所有电机全部投入。系统能提供的最大容量是全部电机均工作在工频满负荷状态。

七、中央空调系统进行变频改造的优点

变频节能改造后除了可以节省大量的电能外还具有以下优点：

（1）、电机起动是软起动，电流从OA到额定电流变化，减小了大电流对电机的冲击； （2）、电机软起动转速从0开始缓慢升速，可以有效减少水泵或风机的机械磨损； （3）、变频器是高性能的电力电子设备，具有较强的电机保护功能，能延长系统的各部件使用寿命；

（4）、使室温维持恒定，让人感到舒适；

（5）、经过改造后，可以使系统具有较高的可靠性，减少了环境噪音，减少了维修维护工作量。

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