談變頻離心機組在工程實例中的應用

田 暉

(太原市建筑設計研究院，山西 太原 030002)

談變頻離心機組在工程實例中的應用

田 暉

(太原市建筑設計研究院，山西 太原 030002)

結合工程實例，闡述了定頻離心式冷水機組和變頻離心式冷水機組在工程中的運行情況，對離心機組選型、運行狀態控制、成本分析進行了詳細論述。

變頻離心機組,節能,空調運行策略

隨著工業的發展和社會的進步，節約資源成為我國的基本國策，也是我們落實科學發展觀，提高經濟發展質量和效益、增強核心競爭力的根本要求。資源環境約束與經濟快速增長的矛盾,已經成為我國經濟社會發展面臨的嚴峻挑戰。空調系統中，變頻技術的應用越來越廣,節能效果也非常顯著。近年來變頻離心式冷水機組在一些項目中出現，成為空調系統節能的一個亮點。筆者根據工程實例，介紹變頻離心式冷水機組的設計應用情況，以資探討。

1 項目概況

1)本項目位于山西省太原市，為某綜合醫院遷建工程項目。

2)本工程總建筑面積50 170.62 m2，其中地上建筑面積37 437.37 m2，地下建筑面積12 733.25 m2。

3)本工程地上為5層，地下為2層，建筑高度24.7 m。院區內主要設置急診部、門診部、住院部、醫技部等。

2 項目所在地氣象氣候條件

太原市位于山西省中北部，東經112°33′，北緯37°47′，屬于北暖溫帶重半干旱氣候，冬季寒冷少雪，夏季較熱多雨。

其主要氣象指標如下：

冬季采暖室外計算溫度：-11 ℃。

冬季通風室外計算溫度：-5.5 ℃。

冬季空調調節室外計算干球溫度：-12.8 ℃。

夏季通風室外計算溫度：27.8 ℃。

夏季空調調節室外計算干球溫度：31.5 ℃。

當地夏季大氣壓力：91.98 kPa。

夏季空調調節室外計算濕球溫度：23.8 ℃。

當地冬季大氣壓力：93.35 kPa。

3 室內設計參數

室內設計參數如表1所示。

4 冷熱源

本項目總冷負荷為3 725 kW，空調面積冷負荷指標為93.1 W/m2；總熱負荷為4 529 kW，建筑面積熱負荷指標為113.2 W/m2；手術區等有凈化要求的房間采用獨立的冷熱源。

5 空調系統冷源方案的技術、經濟性分析

5.1 冷熱源設計

冷源：方案一為兩臺普通離心式冷水機組(2 000 kW)+變頻循環水泵兩用一備。方案二為一臺普通離心式冷水機組(2 000 kW)，一臺高效直流變頻離心式冷水機組(1 934 kW)+變頻循環水泵兩用一備。

表1 室內設計參數 ℃

熱源：由地下1層燃氣(油)鍋爐提供80 ℃～55 ℃的低溫熱水，經地下1層換熱站換熱后供應，供回水溫度為60 ℃～50 ℃。

5.2 離心式冷水機組運行策略

1)運行方案。

方案一：冷凍水系統供回水管設壓差旁通閥，變頻冷凍水泵變流量運行，冷凍水泵定流量運行，與冷水機組一對一匹配。

方案二：冷源采用一臺普通離心式冷水機組和一臺高效直流變頻離心式冷水機搭配運行。高效直流變頻離心式冷水機平時使用，普通離心機組作為調峰時使用。高效直流變頻離心式冷水機采用“全工況”設計方法：常規變頻離心機采用變轉速+導葉聯合進行冷量調節，在50%～60%負荷時，就開始關小導葉，降低部分負荷以下機組效率；高效直流變頻離心式冷水機組在10%～100%負荷范圍內，通過變轉速即可實現，從而減少導葉節流損失，提高機組全工況性能，較普通離心機組節能40%以上。

2)冷水機組運行控制策略。

因為高效變頻離心機組可實現10%～100%的負荷工況，25%～50%負荷工況時，運行高效變頻離心機組，75%～100%負荷工況時，高效變頻離心機組和普通離心機組同時運行。

制冷工況時，高效變頻離心機組優先普通離心機組使用，當無法滿足用戶負荷時，供回水管之間的旁通管壓差低于用戶壓差時，開啟普通離心機組。當機組負荷大于用戶負荷時，壓差旁通閥流量調節到高效變頻離心機組允許最小流量時，關閉普通離心機組。

當供回水管之間的旁通閥處于關閉狀態時，變頻水泵根據壓差信號調節轉速，直至變頻下限。變頻水泵的下限流量不小于變頻離心機組允許最小流量。

當供回水管之間的旁通閥處于開啟狀態時，變頻水泵無動作，直至旁通閥至關閉位置，再進行變頻調節。

3)冷源系統控制要求說明。

冷水機組自身裝備有安全保護和能量自動調節的控制器，對機組運行狀態,運行參數及故障狀態的監視與運行參數的設定都通過自控系統與機組控制器之間的通信接口來完成。

根據冷源系統總負荷量(一次供回水溫差×總流量)進行冷源機組臺數控制。自動控制的要求是實現投運機組臺數與負荷相匹配；機組最優啟停時間控制,平均分配設備運轉時間。使設備進行交換運行(即啟動停止時間最長的優先，停止時啟動最長的優先),均衡各主機設備的運行時間。對各季節的優先使用設備(基礎運轉設備)進行指定，在發生故障時自動切換。

表2 普通離心機組運行費用

冷水機組與冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機、冷卻塔進水閥實現聯鎖與聯動,備用設備能自動切換投運。冷水機組,冷凍泵,冷卻泵,冷卻塔連鎖要求:開機時,壓差調節通電→冷卻塔風機→冷卻水電動閥門→冷卻泵啟動指示→冷凍水電動閥門→冷凍泵啟動→冷凍水水流開關信號指示→監視水流狀態→關機時,順序相反,當主機停止后,應延遲15 min再停冷凍水泵，冷卻塔風機需設就地啟停裝置,并在制冷機房控制室設集中聯運和手動啟停顯示裝置,一旦停機,不能立即啟動,以保證安全。

中央監控對系統中各溫度值,設備運行狀態監測和報警以及各動力設備的啟停。

5.3 離心機組的運行費用

1)方案一運行費用。

采用普通離心機組的運行費用見表2。

2)方案二運行費用。

采用高效變頻離心機組的運行費用如表3所示。

表3 高效變頻離心機組運行費用

表2與表3運行費用比較：冷水機組采用變頻控制后每年節省費用27.36-19.43=7.93萬元。

6 結語

本工程空調系統根據綜合醫院工作特點，冷源采用高效變頻離心機組和普通離心機組結合使用，滿足不同負荷工況時機組運行的高效節能。通過冷水機組的能量調節、臺數控制及冷凍水泵的變頻控制，既保證機組安全可靠運行，又節約能源,更好的實現了系統節能的要求。為今后變頻冷源系統設計、推廣應用、運行管理提供一定的理論依據和技術支持。

[1] GB 50736—2012,民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].

[2] GB 50189—2015,公共建筑節能設計標準[S].

[3] 陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].第2版.北京：中國建筑工業出版社,2015.

Applicationoffrequencyconversioncentrifugalunitinengineeringexample

TianHui

(TaiyuanInstituteofArchitecturalDesignandResearch,Taiyuan030002,China)

Combining with the engineering example, expounds the fixed frequency centrifugal chillers and variable frequency centrifugal chillers operate in engineering, the centrifugal unit selection, operation control and cost analysis are discussed in detail.

variable frequency centrifugal unit, energy saving, operation strategy of air conditioning

2017-10-09

田 暉(1985- )，男，工程師

1009-6825(2017)35-0132-02

TU831.3

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