变频制冷系统的应用探讨.pdf

变频制冷系统的应用探讨 D i s c u s s i o no ft h eA p p l i c a t i o no fV a r i a b l eS p e e dR e f i i g e r a t i o nS y s t e m 朱颖华 ( 上海长润江和房地产发展有限公司，上海2 0 0 3 3 3 ) Z H U Y i n g - h u a ( S h a n g h a iC h a n g r u n J i a n g h eP r o p e r t yD e v e l o p m e n t C o L a l ，S h a n g h a i2 0 0 3 3 3 ，C h i n a ) 【摘 要】介绍变频制冷系统的节能原理及适用条件基于不同冷冻水系统，不同类型制冷机组在不同工况下的能效、 耗电量，分析了一次泵变流量冷冻水系统及变频离心式冷水机组在实际应用中的节能效果 【A b s t r a c t P r e s e n t st h ep r i n c i p l ea n da p p l i c a t i o no f e n e r g ys a v i n go f v a r i a b l es p e e dr e f r i g e r a t i o ns y s t e m A n a l y s e st h ee n e r g y s a v i n go f t h ec h i l l e dw a t e rs y s t e mw i t ho n el e v e lv a r i a b l es p e e dp u m pa n dt h ec e n t r i f u g a lc h i l l e rw i t hv a r i a b l es p e e dd r i v e r , a c c o r d i n gt ot h ee f f i c i e n c i e sa n de l e c t r i c i t yc o n s u m p t i o no f v a r i e t i e so f c h i l l e dw a t e rs y s t e m sa n dc e n t r i f u g a lc h i l l e r si nd i f f e r e n t o p c r a t i o n p c r i o d s 【关键词】一次泵变流量系统；变频离心式制冷机姐；节能 【K e yw o r d s 】c h i l i e d w a t e r s y s t e m w i t h o n e l e v e l v a i l a b l e s p e e d p u m p ；c c n t r i f u g a l c h i l l e r w i t h v a r i a b l e s p e e d d r i v e r ；, e n e r g y s a v i n g 【中图分类号 T U S 3 1 6【文献标志码I A【文章编号】1 0 0 7 9 4 6 7 ( 2 0 1 2 ) 0 7 - 0 1 1 1 3 - 0 4 1 引言 随着经济快速增长和能源消耗之间矛盾越来越加剧，节 能已成为当今人类社会发展的共识。投资方在新建、改建项目 时，不仅要考虑固定资产的初期投入。更要考虑固定资产使用 中的能源消耗成本。因此，近年来，变频制冷系统已逐步在各 项目中逐渐推广使用。投资方往往认为使用变频制冷机组和 变频空调水系统就能大幅度地节约电能。所以大都愿意为变 频制冷系统增加投资。但是是否定要选择变频制冷系统，选 ；摹什么样的变频制冷系统。才能真正地节约电能才能在短期 内收回增加的投资。这与系统方案设计和设备选型以及今后 的营运模式有很大的关联。本文就是通过分析几种不同的制 冷系统方案，来探讨如何应用变频制冷系统才最具技术经济 【作者简介】朱颖华( 1 9 7 2 ) 。男。上海人。工程师从事建筑暖通设 计及施工。( 电子信箱) t 旧n s z h u a 2 1 c n C O W l 。 价值。 2 制冷系统的类型 2 1 空调水系统类型( 见图1 ) 一1 1 广1 ”一 一毫t l 塑 一一一f 卜_ 十一 搬 H _ 1 = = 卜 竺骂一一一一 - 一次泵定流系统b 一次泵变流系统 圈1 空调水系统类型 2 1 1 一次泵定流量系统 一次泵定流量系统如图l a 所示。该系统中通常每台机组 配有一台水泵水泵保持定流量运行，水泵与机组联动。当加 载一台冷水机组时。其对应的水泵先启动，当减载一台机组时。 1 1 3 万方数据 l 工程建设与设计 瞄磊品矛暖；雨再万 先关闭机组，然后关闭水泵；系统末端安装电动二通调节阀，中 间的旁通管上设有压差旁通阀用来平衡次水和二次水的流 量。机组的加减机控制分别是通过控制供水温度和旁通水量 来实现的。当供水温度高于设定温度运行一段时间( 通常为 I o m i n - 1 5 m i n ) ，就会启动另一台冷水机组，当旁通水量达到单 台机组设计流量的I1 0 - 1 2 0 ，并持续运行一段时间( 通常 1 0 m i n - I S m i n ) ，系统会减载一台机组。 2 I 2 一次泵变流量系统 次泵变流量系统见图l b 。该系统采用变频调节。不设定 泵速，旁通管上设有压差控制阀。当系统水割筠；f 氐到单台冷水 机组的最小允许流量时，旁通一部分水量，使冷水机组维持定 流量运行。最小流量由流量计或压差传感器测得。系统末端仍 然安装二通调节阀冰泵的转速由系统供回水压差的变化来控 制。冷水机组和水泵雨西对应，它们的启停也分别独立控 制。该系统的加机控制原理仍是控依哺L 组的供水温度。而减机 控制原理是以负荷为依据通过运行电流比来控制。 2 2 制冷机组组合类型 与一次泵变流量系统相配套的制冷机组组合类型，根据 使用需求和初期投资的不同可分为如下几种： I ) 多台机组( 3 台以上) 均为普通制冷机组； 2 ) 多台机组( 3 台以上) 中有台变频机组，其他均为普通 机组； 3 ) 多台机组( 3 台以上) 中有台普通机组，其他均为变频 机组； 4 ) 多台机组( 3 台以上) 均为变频机组。 3 耗能与经济性分析 根据以上不同的制冷系统的类型，有各种不同的组合形式 可供选择。针对不同的物业营运需求，做何种选择，需要进行 耗能与经济性分析。首先，对次泵定流量系统和一次泵变流 量系统进行技术经济比较。 对空调系统来说，在大部分的运行时间内，系统的负荷在 7 5 左右。对于次泵定流量系统来说。若总是维持1 0 0 的 设计流量，则会造成大流量小温差现象。为了循环旁通管内的 水量，贝蝇嚼p 燎的能耗被白白浪费。次泵变流量系统的水 量根据系统供回水压差的变化来调节，只凇到冷水机组 最小允许流量时维持定流量运行，因此最大限度地节省了水 1 1 4 泵的能耗。显而易见。次泵变流量系统利用变频装置，最大 限度地降低了水泵的能耗，与传统的一次泵定流量系统相比 具有很大的节能优势，对空调系统节能具有很大意义。在初投 资条件允许的情况下，应优先选用次泵变流量系统。 与一次泵变流量系统相匹配的制冷机组，有全部选用普 通制冷机组，选用一台变频制冷机组，选用多台变频制冷机 组，到全部选用变频制冷机组多种选择。邪么什么样的选择有 最佳的技术经济性呢? 是不是变频机组的效能一定大于普通 机组呢? 需从变频冷水机组节能的原理进行分析( 以变频离，心 冷水初组为例) 。 普通离心式冷水机组压缩柳主要通过改变进气导流叶片 的角度调节冷量，当机组负荷从1 0 0 向9 0 卸载时，由于导 流叶片的预导流作用，可以提高机组效率。没有设置导流叶片 的压缩机在5 0 负荷处会达到喘震点。增加导流叶片控制后， 机组的运行范围从原来的只能卸载到5 0 左右，扩展成可卸 载到2 0 3 0 ，大大扩展了运行范围。变频离厶式冷水机组 的控制将导流叶片调节与变频控制有机地结合起来，其控制 逻辑是：一般在7 0 1 0 0 负荷范围内，机组保持导流叶片 全开，通过变频控制装置降低压缩机的电动机转速来使机组 卸载；当负荷低于7 0 0 d 埘 ，导流叶片开始关闭；当负荷低于 5 缸对，为了避免出现喘震，适当增加压缩机的转速。这样可 加大棚组运行范围。 讨论机组部分负荷的效率时，分两种情况：是仅有单台 机组的舒适性空调系统中，当天气转凉时，空调负荷会减小， 机组负荷相应减小，天气转凉使冷却水温度相应下降；另种 是在含有2 台及以上冷水机组的项目中，当2 台同冷量机组 的负荷均在5 0 以下时可考虑关闭I 台( 或多台) 机组。仅使 用I 台机组，此时冷却水温度没用变化。上述两种工况两种制 冷机组的效能比较是不同的( 见图2 a 和图2 b ) 。 9 机。 7 组6 效s 奠4 + 逼帆蛆娃簟 + 羹曩机蛆鼓t l O 柚柏S O6 07 08 0 I 机组负荷奉， a 冷却水温度随机组负荷改变的机组效能比较 万方数据 ；鼻二二1 一 + 警遇机蛆锻舵 - 变频机蛆教能 叩3 u4 u5 0叩7 08 0 l 叩 机组负荷率， b 冷却水温度不变机组负荷改变时机组效能比较 图2 两种工况两种制冷机组的效能比较 从图2 a 可看出，在冷却水温随机组负荷减少而降低的情 况下，当机组负荷率小于9 0 0 耐，变频机组的效能高于普通机 组。从图2 b 可看出，在冷却水温度不变，而机组负荷减少的情 况下，当机组负荷小于6 0 1 耐。变频机组的效能高于普通机 组。 由于在每年的整个制冷期，随着气温的变化冷却水供 水温度也在变化，所以在大多数工况下我们需按冷却水 温度变化来考虑机组的效能，尽量使机组在效能较高的 负荷率下运行。那么在多台机组中，该选用几台变频机组 呢? 现以上海某五星级酒店在2 0 1 0 年制冷期的运行情况为 例，来讨论为该酒店配备什么样的制冷机组才最合理。该酒店 空调计算冷负荷为68 0 0 k W 。采用制冷量为22 8 6 k W 的离心 式机组3 台，其中有l 台选用变频离心式机组。实际运行中， 该酒店在系统负荷较 低时采用l 台变频离 心式机组运行，在负荷 较高时采用1 台变频 离心式机组和任何1 台普通机组一起运行， 而系统负荷一直没有 高达需要3 台机组 一离t ( 氏童，机蛆平均负t 事 一斥却木避水矗厦( 螺氏度) 一投 运行l i 心帆台簟 田3 上海莱酒店离心式机组2 0 1 0 年制冷期运行曲线圈 从图3 可知，单合离C 矗搭L 组的每吕平均负荷率均高于 5 0 ，单台机组每日平均负荷率在5 0 6 0 的仅有7 d ( 1 6 8 h ) 。单台机组每日平均负荷率高于9 0 的为3 2 d C 7 6 8 h ) 。 如果按图2 b 冷却水温度不变的工况进行分析：在6 0 0 0 负荷率 以E 使用变频机组的效能是低于普通机组，既不经济的。所以 该酒店在整个制冷期连续使用变频机组并不节能，只有在负 荷率低于6 0 时使用变频制冷机组才能节电。那么既然使用 变频制冷机组的天数很少，那么是不是定要配置变频制冷 机组呢? 由于在5 0 6 0 0 0 的负荷率区间，变频离心式制冷机 组的能妓稍高于普通离心式制冷机组，而变频离，心式冷水机 组的变频驱动控制装置占机组总价的2 4 5 左右，所以这 2 4 5 的增加投资的回收期会很长。 那么按冷却水进水温度随机组负荷变化来衡量机组的效 能又是怎样的呢? 根据该酒店的实际空调系统负荷情况，按两 种方案进行分析，见表l 。 衰 上海莱酒店两种制冷机组组合方案耗能比较 运行参数方案一：配备2 台制冷机组( 1 台变频)方案二：配备3 台制冷机组( 1 台变频) 冷却水进运行空调系统l 台蒈通机普通机l 台变频机变频机2 台普通机组普通机l 台变频机组变频机组 水