商业广场空调节能改造方案.docx

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商业广场空调节能改造方案

某商业广场机房水泵节能

改造技术方案

改造技术方案

一、项目概述

目前国的商业建筑如商场、写字楼、宾馆、饭店的空调系统中，比较典型的是风机盘管加独立新风系统，且大多数是定流量系统，全年大部分时间系统是在低于65%设计负荷下运行，导致了大流量小温差的运行方式，造成能源的大量浪费。

尽管有些系统采取了多台水泵并联运行，进行台数调节的措施，但是这种水泵台数的控制方式，系统流量的变化是阶跃式的，在流量进行阶跃增加的前后过程中，流量都是基本保持不变，这和负荷是连续动态变化是不匹配的，这种调节措施调节的围是有限的，节能效果自然也不是最好的。

我们本着“务实”的原则，既要保证空调节能系统的先进性和实用性，充分体现它对流体设备集中管理、提高效率、节约能源的功能，同时，又要使节能设备系统的投资经济，为业主减少不必要的成本；为空调系统专门设计NB2000智能节能控制系统（专利号:

ZL200520069947.4）。

我们以设计要求为依据，在这个基础上，充分考虑工程的特点进行设计。

由于采用先进的可编程逻辑控制器、变频调速器等控制技术，并且含有丰富的管理软件和节能程序，它能对所有机电设备进行有条不紊的综合协调、科学管理和维护保养工作，因此，采用自动化管理系统是节约能源、节省维护管理工作量和运行费用的极有效的途径。

二、现有机房运行情况概述

1）、舒适性较差:

。

通常夏季冷媒水、冷却水供回水温差一般在5℃左右，但由于冷媒水循环泵未采用调速装置，供回水平均值均小于5℃，供回水温差过小，造成空调末端出风过冷，舒适性较差。

同时空调主机始终不在高效区工作（空调主机高效区在７／１２℃），主机也存在能源浪费。

2）、水泵电能浪费严重、空调主机长期工作在低效区。

如果夏天冷媒水供回水温差平均值２－３℃（实际纪录９/１１－１２℃），冷却水供回水温差平均值2.5℃，而中央空调要求夏天供回水温差5℃。

这样冷水需要循环２次才能够将冷量释放出来（5℃/２.５℃），循环２次需要消耗标准电量２倍，电能浪费严重（约20-40%），即水泵存在“大马拉小车”现象。

由于空调主机规定的高效区夏天供回水温差5℃（７／１２℃），目前空调主机长期工作在低效率状态，这样白白浪费部分电能做了无用功。

由于水泵无法根据实际需要调速，造成无论天凉还是天热，只要开动空调（冬天空调制热），水泵都是全负荷工作，存在严重的电能浪费．

3）、冬天夜间大量浪费电能。

冬天为了防止水管被冻，每天都需要安排工作人员夜间值班，循环泵夜间始终全负荷工作。

这样即浪费人力又浪费电能和热能。

冬天只要暖通水管有循环水流动,水管就不会结冰,使用NB2000智能控制系统，在夜间设置无人职守状态（系统软件设置起停运行时间），系统将自动处于定时小流量水循环状态（通常只须30%水流量）,根本不需要全负荷流动。

在此状态节电将达到60%以上，同时又节省人力。

三、系统分析

依据设备运行现状及空调效果可知：

1.冷媒水供回水温差（２－３℃）远低于冷媒水供回水额定温差：

5℃

2.室温度控制不理想（夏冷冬热）。

3.能源浪费严重。

四、原因分析

中央空调系统设计时，是按室外最恶劣的气象参数、最大室人员负荷和最大设备负荷计算。

所有的系统设计都是满负荷设计，而实际上空调系统绝大部分时间都在部分负荷下运行。

如下图空调典型负荷分布特征图。

因此存在水泵满负荷的运行和部分负荷运行的矛盾，九十年代大多业主节能意识淡化，市场缺乏解决此矛盾的技术措施，因此中央空调水泵存在极大的能源浪费。

中央空调动力机房系统节能改造节约的主要措施是满负荷的设备和部分负荷运行下的浪费的能源。

解决思路：

改变冷媒水流量调节空调供回水温差为额定温差5℃。

空调负荷与水泵流量存在如下关系：

（1）

式中：

空调供回水温度一般为7

/12

，温差为5

，当保持供回水温差不变时，空调负荷与水泵流量按比例变化，由水泵相似定律可知，水泵的流量W，扬程H，轴功率P与转速n由如下的关系：

式中

电机的转速与输入频率有如下关系：

式中：

为电源频率，

为定子，转子之间的转差率，

为电动机绕组的极对数，

为电机的转速。

通常电动机的转差率s很小，从式中可以看出，在极对数一定时，通过改变供电的频率

，就可以实现对交流电机的调速。

可见，在部分负荷下，水泵变频调速时，轴功率的减少量远比流量的减少量大的多。

当实际负荷为设计负荷的50%时，实际耗功率仅为设计条件下的12.5%。

因此，降低水泵的转速，就可能使单位供水量的电耗减少，节能效益显著。

下面详细介绍本方案如何实施。

五、解决技术方案

解决上述问题所采用的方法即是采用变流量系统，本设计中我公司采用了的NB2000水泵智能控制系统由我公司结合近二十年空调和变频控制经验，专门研发并获得国家自主产权（专利号ZL200520069947.4）的高新技术产品。

5.1冷却水系统

该冷却系统采用三台90Kw水泵，正常工作时1台使用，2台55KW水泵，正常工作时1台使用，现改造为变流量系统，考虑到经济性能，只对常用的水泵进行变频改造。

并保留原水泵控制电路，新老系统互为独立,并方便切换。

我司采用具体方案如下：

制冷机组释放到冷却水的热量就是冷却水所吸收的热量。

因此，当维持稳定的冷却水温差的条件下，制冷机组输出能量下降后，其需要的冷却水流量将同步下降。

1、本系统冷却水泵为三台90Kw（常用一台）、二台55KW（常用一台）。

方案设置两套冷却水泵变频控制电气柜。

分别包括一套NB2000-5-90及NB2000-5-55智能恒温差变频控制系统以及手自动切换电路等。

2、一套空调水泵智能恒温差变频控制系统可以控制一台工作泵。

工作泵接受接受输出电源，自动调节运行转速。

3、水泵电机电源输入端设置带反馈功能的保护器。

4、在冷却水进出水总管处各设置一只温度传感变送器。

5、在变频控制电气柜设置控制回路，实现一套NB2000智能恒温差变频控制系统控制其余备用水泵，由人工进行选择切换。

6、冷却水泵与制冷主机连锁；冷却水泵运行时输出信号给制冷主机。

7、变频器控制电气柜，设置切换开关，保留原有手动启停控制电路。

控制原理：

当负荷发生变化时引起制冷主机的冷却水供回水的温度变化，冷却水供回水温度传感变送器把检测到的信号传送给NB2000智能恒温差控制系统，与设定温度差比较，并判定差值、通过PID比例积分计算，将电网输入空调水泵的50Hz的交流电，逆变为符合控制要求频率的交流电，使空调水泵按控制要求的转速运行，从而控制水泵的流量，达到节能的目的。

同时监控冷却水供水温度，当温度大于或等于37℃时，无论冷却水供回水温差如何变化，冷却泵的流量全部加大，防止冷水机组部冷却水与冷凝器热交换恶化）。

5.2冷冻水系统

该冷冻系统采用三台110Kw水泵，正常工作时1台使用，2台75KW水泵，正常工作时1台使用，现改造为变流量系统，考虑到经济性能，只对常用的水泵进行变频改造。

并保留原水泵控制电路，新老系统互为独立,并方便切换。

由上文分析得出水泵流量变化应当与空调负荷连续动态变化是匹配的，才能达到最价的节能效果。

而末端空调机组、风机盘管由于负荷变化而调节各自的阀门，造成系统供回水压力的变化。

因此在冷冻水系统中我方设计采用NB2000智能恒压差控制系统。

1、本系统冷冻水泵为三台110Kw（常用一台）、二台75KW（常用一台）。

方案设置两套冷冻水泵变频控制电气柜。

分别包括一套NB2000-6-110及NB2000-6-75智能恒压差变频控制系统以及手自动切换电路等。

2、一套空调水泵智能恒压差变频控制系统可以控制一台工作泵。

工作泵接受接受输出电源，自动根据供回水压差调节运行转速。

3、水泵电机电源输入端设置带反馈功能的保护器。

4、在冷冻水集分水器之间设置压差传感变送器。

在主机出口处安装温度传感器，用于监测主机出水温度，防止出水温度过低，主机COP下降。

5、在变频控制电气柜设置控制回路，实现一套NB2000智能恒压差变频控制系统控制其余备用水泵，由人工进行选择切换。

6、冷冻水泵与制冷主机连锁；冷冻水泵运行时输出信号给制冷主机。

7、变频器控制电气柜，设置切换开关，保留原有手动启停控制电路。

控制原理：

压差传感变送器将感测到的供回水压差，与设定压差比较，并判定差值，通过PID比例积分计算，将电网输入空调水泵的50Hz的交流电，逆变为符合控制要求频率的交流电，使空调泵在最大和最小流量之间运行，当空调是水泵最小水量时之间仍然不能满足要求时，自动调节压差旁通阀的开启度，保证空调主机的最低流量要求，从而控制供回水压差，水泵变流量调节优先。

温度传感器用于监测主机出水温度。

防止出水温度过低。

5.3采暖循环泵系统

采暖循环泵用于冬天，其工作原理同冷冻泵，本系统中采用三台75Kw水泵，正常工作时1台使用，设置一套采暖水泵变频控制电气柜。

包括一套NB2000-6-75智能恒压差变频控制系统以及手自动切换电路等。

5.4卫生热水循环泵系统

由于卫生热水使用时间规律的不确定，使得卫生热水供水系统的负荷变化很大，如果仍旧采用定频系统，一则在用水高峰期间，末端用户水流量较小，甚至不出水，而用水低峰期间，水压过大，又会产生噪音等，二则电量浪费严重，因此，我公司为本项目设计采用了一套智能恒压供水装置。

我公司设计的恒压供水控制柜是根据工程技术条件为方便工程安装而设计的成套控制设备，箱配有控制器、变频器、交流接触器、过载保护器、开关、中间继电器等仪表。

正常用水时，当水压低于给定压力的某一围（围大小可调整），并延时一段时间（时间大小也可调整），变频控制系统控制水泵加速度运行，将水压补偿至给定压力（围大小可调整）。

当系统压力高于给定压力的某一围，并延时一段时间（时间大小也可调整），变频器将减速运行，将水压降至给定压力。

由于在现场存在各种干扰，为了使控制系统更准确、稳定的运行，在硬件上我公司采用了例如传感器电流信号有-200%-200%的放大或补偿措施；变频系统采用了有效的滤波装置，可以有效的抑制电磁干扰的传导，也可以抑制外界无线电的干扰和瞬间冲击及浪涌对变频器的干扰。

在控制算法上采用了平均值滤波的算法除去干扰。

在供水总管上安装压力传感变送器。

采用了水泵集中恒压供水方式后：

1.控制装置运行可靠，故障率低

2.供水压力平稳，消除了供水高峰期间，最远端用户断水和用水低峰期间，供水管网压力过高的弊端。

3.经济效益显著

由于本工程为改造项目,我公司在方案中最大程度的节约了业主投资,尽量充分利用原有设备,对原有设备做一定的改装。

在初步方案后,将进行现场实地考察,确定现场实际情况,完善初步设计方案。

六、控制系统性能

控制功能：

1、空调水系统的恒温差控制、空调水系统的恒压差控制、恒压供水控制；

2、控制空调水泵的流量、水泵能耗的减低；

3、开机时的工频运行时间的设置，保证空调在最短时间达到空调效果。

值班功能：

1、在非空调必要时间，控制空调循环泵以较低流量（值班状态）运行。

操作功能：

1、LCD全中文显示有线操作显示器进行参数设定和操作；

2、通讯端口远程数据传输，上位机系统集中管理；

3、程序设置，手动或自动定时运行控制，可设置时间表运行模式，定时开关机；

4、停电后自动复位；

5、二级操作权限控制，防止因操作原因造成系统故障；

6、密码保护功能。

监视功能

1、全方位运行参数指示：

运行频率、运行温度、设定温度；

2、设备状态指示：

制冷/值班。

保护功能

1、故障保护原因和时间的记录，为设备检查和维修提供数据；

2、故障保护显示：

过电压、过电流、过载、过热、欠电压、缺相；

3、按照控制电机实际功率进行相关保护；

4、调节电机正反转。

设置功能：

1、在自动调节空调循环泵水量的同时，可以进行泵的最大和最小流量的设置；

2、全中文菜单式参数设定方式，方便使用；

3、全方位参数子目设置：

一次性设定不同运行模式的所有参数；

4、运行中不停机参数修改：

方便上位机管理系统动态优化末端参数；

5、个性化调节性能指标（PID调节参数）设定：

打造每个用户末端的专用控制系统；

6、18种调节控制曲线，可以适应各种水泵特性曲线；

7、输入模拟量补偿设定：

消除系统误差，提供精确控制。

连动功能：

连动接口，可连接主机阀门等相关设备。

运行计时：

累计空调循环泵运行时间，为系统能耗分析提供数据资料。

七、节能分析

空调循环水泵耗电节能分析：

本中央空调其空调水泵运行时间如下：

夏季

冬季

运行年天数（天）

120

90

每天运行时间（小时）

12

12

共运行时间（小时）

1440

1080

根据以上对应关系，空调水泵的年能耗：

水泵类型

电机

功率（KW）

常用台数

泵年运行时间（小时）

泵的年能耗（KW.h）

冷冻泵

110

1

1440

110×1440=158400

冷冻泵

75

1

1440

75×1440=108000

冷却泵

90

1

1440

90×1440=129600

冷却泵

55

1

1440

55×1440=79200

采暖循环泵

75

1

1080

75×1080=81000

合计

556200

空调循环泵采用智能恒温差控制后的能耗：

空调年运行负荷按设计负荷70%计算（水泵流量为设计流量的70%），

根据理论公式：

（Q1/Q2）3=P1/P2=（0.7）3=0.343修正系数取1.5（实际中各种用电设备损耗）

节电率=1-（0.343*1.5）=0.235=48%

（Q：

水泵流量M3/H，P：

水泵轴功率KW）。

计算节电率48％

循环水泵耗电节能分析统计：

水泵

节电率

48％

改造前的能耗（KW）

556200

改造后的能耗（KW）

289224

总节约的能耗（KW）

266976

年节约总能耗成本（1元/KWh）

266976×1=266976元

八、设备介绍

8.1NB2000控制系统的产生

1、控制系统软件：

NB2000暖通智能控制系统由XX系统工程和总公司（惠丰电子）结合近二十年空调和变频控制经验，专门研发并获得国家自主产权的。

2、控制系统元件：

NB2000暖通智能控制系统的主要元器件全部采用国际一流产品，具体如下：

◆模块：

德国EUPEC和日本三菱

◆电解电容：

美国CDE

◆光耦：

美杰伦、日本东芝

◆CPU：

日本三菱

◆MOS管：

美国IR、日本日立

◆IC件：

菲利普、三菱、摩托罗拉、ST公司

◆电阻：

美国ST公司

◆贴片电感：

美国TDK公司

3、控制系统生产：

NB2000暖通智能控制系统由XX系统工程的总公司（惠丰电子）按照现代化规模统一生产，关键工艺全部采用自动化生产线生产，主要生产设备有：

◆德国全自动BS390L1高速贴片机采用高精度的激光定位系统，全方位激光检测，全自动贴装，保证每一个元件贴装准确，位置正确。

◆日本原装YAMAHA（YV100Xg）全自动贴片机，精确的程序编辑，全自动的取料设置，8个贴装头同步、全方位进行贴装，保证每一个元件贴装快捷、方便，高速、准确。

◆现代化的"劲拓"全自动回流焊接机，电脑自动控制，上下5温区同步回流加热，温度均衡、稳定，改善了传统的贴装焊接工艺，保证了器件性能，从而提高了产品质量。

◆全自动双波峰焊接机，自动喷雾，自动清洗，双波峰自动滤焊，改善了传统的直插件手工焊接工艺，大大提高了产品性能。

◆全自动的丝网印刷设备，数字化系统功能控制，锡膏印刷快捷、准确，工艺进步。

全方位的恒温、保湿、防静电工艺的严格要求，保证了产品初始质量的可靠性。

8.2部分监控画面

1）待机界面：

2）监控界面：

3）参数设置主菜单：

4）故障记忆界面：

九、技术服务

9．1调试方案

我方负责所供货物的指导安装及调试工作。

调试应具备的条件：

1、智能控制系统的全部设备包括现场的执行器、传感器等全部安装完毕，线路敷设和接线全部符合设计图纸的要求；

2、智能控制系统的受控设备及其自身的系统不仅安装完毕，而且单体或自身系统的调试结束；同时其设备或系统的测试数据必须满足自身系统的安装要求；

3、检查智能控制系统与各系统的联动、信息传输和线路敷设等必须满足设计要求。

调试前准备

设备外观和安装工程质量的检查环境温湿度、卫生及电源检查接地系统检查

系统及设备间连线检查

各设备的检查

控制器功能测试

受控设备动作和功能测试

系统调试（包括软件功能调试）

系统验收

9.2售后服务承诺

XX系统工程对所有本公司销售的产品实行产品维修与技术服务相结合的售后服务方式。

对由于产品质量问题或人为操作问题引起的故障在产品寿命年限终生维修，在质保期质保围服务项目实行免费服务，对保修期或超过保修期的非保修围服务实行收取材料成本的有偿服务。

在产品寿命年限终生提供免费技术咨询服务。

对于一切产品运行故障的维修服务都坚持“以满足用户需求为第一”的宗旨，先解决运行故障，在保证不影响产品使用的前提下再讨论责任围。

保修围服务的规定：

◎凡自本公司销售的产品均提供质量保修服务；

◎保修期限为控制管理系统验收合格之日起12个月；

◎保修期，发生非人为因素引起的质量故障，均无条件提供免费保修（不可抗力因素除外）；

◎保修期系统换季运行时免费为用户维护、保养、管理咨询；

◎保修期凡我公司直接销售的设备，若客户未经供方许可而自行修理，则视为自动放弃保修权利。

◎保修期我公司调试维保人员定期走访用户，观察系统使用情况，出现问题及时处理。

◎售后服务时间为售后服务部门在接到客户报修通知后4小时（情况紧急时1小时）到达现场；

9.3培训方案

我方将对买方选送的人员进行智能水泵节能控制系统专业的培训。

1、我方对买方进行培训的目的是：

为了使买方工作人员能够安全、高效的使用智能水泵节能控制系统；

2、培训智能水泵节能控制系统控制操作人员3名；

3、系统安装完成调试正常后，即开始培训；

4、培训地点为：

理论培训我公司培训室；操作培训：

现场；

5、培训容为智能水泵节能控制系统的操作；

十、公司简介