水系统变频空调节能工程效益分析

一、引言

温州饭店是一家集娱乐、餐饮、住宿、休闲为一体的三星级涉外旅游饭店，中央空调系统设计总使用面积为近2万m2，制冷机组水系统按两期工程要求选型。由于种种原因，二期工程未能如期上马，故中央空调冷却水系统负荷较低。再者温州地区6月至11月的温差悬殊，酒店之间竞争日趋激烈，为此，生产成本的降低至关重要。随着变频调速技术的广泛应用，实现了中央空调水系统整体节电45％～55％，循环水泵的电耗约占整个中央空系统25％，因此水系统的节能具有重要意义。

经本人多年的现场观测，每年初夏我店冷冻水泵水系统的供回水温差为1℃～1．5℃（理想供回水温差为3℃），造成实际水流盘比设计水流量大得多。显然，根据满负荷状态下选定的设备让其在部份负荷下连续长期运行，这些设备处于低效率工作状态，造成很大的能源浪费，因此具有极大的节能潜力。

2001年初使用动态节流仪，所调动态节流仪即根据水泵载荷的变化实时跟踪调节，使用水流量与空调负荷的变化相匹配，为了提高动态节流仪的利用率，本人采用了一台功率为45kW的动态节流仪联动控制两台水泵的办法。即夏天控制冷却泵，冬天控制热泵，当变频器出现故障时又可以使用原来的自耦控制柜这一举三得的办法。

二、动态节流仪系统组成

由三个部分组成：（1）信号检测系统，如温度传感器，压差变送器；（2）数据处理系统，通过检测到的系统参数传输到变频器执行系统；（3）执行系统，如变频器。

三、基本节能原理

根据流量学知识可知：泵类电机的功率、扬程、流量如下：

P（功率）＝Q（流量）×H（扬程）/η（泵效率）

根据水泵转速换定律，当水泵转速从N到N′时，流量Q、扬程H及功率P的变化关系如下：

Q＝Q（N′/N）

H′＝H（N′/N）2

P′＝P（N′/N）3

其中，N、Q、H、P分别是额定情况下的水泵转速、流量、扬程、功率；

N′、Q′、H′、P′分别是实际应用所需的水泵转速、流量、扬程、功率；

很显然，当转速下降时，流量按线性关系变化，而功率却以立方关系下降。

例如：当水泵流量下降10%（动态节流仪输出频率约为45Hz时），则P＝（0.9）3＝0．73P，节电27%。当水泵流量下降20%（动态节流仪输出频率约为40Hz时），则P′＝（0．8）3＝0．51P，节电49%。

四、节能效果分析

4．1冷却泵节能效果分析

冷却泵额定参数：P＝45kW

年平均节电率η

其中：P0：额定功率，kW

P1：水泵实际加权功率，kW

η：年平均节电率

根据以上计算，45kW的冷却泵每小时可节电23．46kW/台，其节电率为52．2％。若每台冷却泵按每天使用15小时，一年实际空调使用天娄（年周期5个月）为150天计算，则年节电为：

23．46×15×150＝52785kWh

节约电费：52785kWh×0．88元／kWh＝46450．8元

4．2热泵节能效果分析

热泵额定参数：P＝30kW

η：年平均节电率

根据以上计算，30kW的热泵每小时可节电14．69kW／台，其节电率为48．9％。若每台热泵按每天使用15小时，一年实际空调使用天数（年周期4个月）为120天计算，则年节电为：

14．69×15×120＝26442kWh

节约电费：26442kWh×0．88元／kWh＝23268．96元

冷却泵和热泵两项加起来，全年理论节约电费：69719．76元。

温州饭店2000年空调水系统耗电为357060kWh，而2001年空调水系统耗电仅为305870kWh，实际节约电费51190×0．88＝45047．2元，当年即收回投资（成本为36000元）。

五、结语

综上所述，根据中央空调运行的特点，我店采用动态节流仪既方便了人工操作与管理，又具有显著的经济效益，同时实现了电机的软启动和软停止，减少了对电网和电机的冲击，降底了水泵的噪声及振动、延长了设 备的使用寿命，而且动态节流仪还具有过流、过压、欠压、缺相、过载等自行诊断和保护功能，提高了可靠性、安全性。当然，在投入使用后需经常维护保养，特别应注意温度传感器的维护，因为它的正常与否，直接关系到整台动态节流仪的性能及整个空调系统的效果和节能效果。