冷凍水系統(tǒng)管網(wǎng)連通案例分析

石建云 王國棟 董圣培

（樂金化學(xué)（南京）信息電子材料有限公司，江蘇南京210046）

0 引言

在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，空調(diào)水系統(tǒng)的能耗主要包括冷水機(jī)組能耗和水泵功耗兩個方面[1]，冷水機(jī)組的運(yùn)行臺數(shù)會影響到企業(yè)的電力使用成本。在確保生產(chǎn)正常運(yùn)行的同時，需加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)并降低電力成本，在國家提倡節(jié)能減排及企業(yè)能源節(jié)儉的要求下，從系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)備等方面進(jìn)行節(jié)能改造，使冷凍水系統(tǒng)的運(yùn)行更合理優(yōu)化，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的[2]。下面筆者對我公司的部分冷凍水系統(tǒng)進(jìn)行分析。

1 運(yùn)行現(xiàn)況

樂金化學(xué)（南京）的第四工廠有3臺離心冷凍機(jī)，容量為800 RT，總?cè)萘繛? 400 RT。第五工廠有4臺離心冷凍機(jī)，容量為1 200 RT，總?cè)萘繛? 800 RT。冷凍水系統(tǒng)的形式為一次冷凍水泵系統(tǒng)，連接方式為水泵與冷凍主機(jī)通過分集水器連接[3]。使用范圍均為AHU系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)、激光室和真空干燥機(jī)，其中激光室和真空干燥機(jī)的負(fù)荷是固定的，AHU系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)的負(fù)荷隨外界溫度變化而變化，冬季負(fù)荷最小，夏季高溫高濕季節(jié)負(fù)荷最大，表1是2016年的負(fù)荷變化表。

表1 冷凍系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

2 運(yùn)行的問題點(diǎn)

2.1 單位冷量功耗差異

四廠的冷凍機(jī)制冷量為800 RT，總功率為760 kW（總功率為壓縮機(jī)功率、冷凍水泵功率、冷卻水泵功率、冷卻塔風(fēng)扇功率之和），單位冷量功耗為0.95 kW/RT。五廠的冷凍機(jī)制冷量為1 200 RT，總功率為1 057 kW，單位冷量功耗為0.88 kW/RT，如表2所示。

表2 冷凍系統(tǒng)單位冷量功耗表

四廠與五廠相比，單位冷量功耗比五廠多0.07 kW/RT，也就是說，同樣輸出800 RT冷量，以1個月的時間為例，四廠比五廠的冷凍機(jī)組多浪費(fèi)的電量為0.07 kW/RT×24 h×30 d×800 RT/臺=40 320 kW·h/臺。

2.2 能源浪費(fèi)

由表2可看出，五廠的冷凍機(jī)組單耗相對四廠節(jié)約了0.07kW/RT。那么再根據(jù)表1分析，在1、3、4、8、9這五個月中若使用五廠冷凍機(jī)組的剩余負(fù)荷來代替四廠的部分運(yùn)行負(fù)荷時，便可以有效節(jié)約四廠的實(shí)際運(yùn)行臺數(shù)，每月均可節(jié)約1臺800 RT的冷凍機(jī)，原運(yùn)行臺數(shù)為1、2、2、2、2，共9臺，如果利用五廠的剩余負(fù)荷，則每月運(yùn)行臺數(shù)可為0、1、1、1、1，共4臺，可節(jié)約5臺。月能源浪費(fèi)為：（165×0.77+45）kW×24 h×30 d=123 876 kW·h/臺，其中0.77為水泵變頻負(fù)荷系數(shù)。年能源浪費(fèi)合計(jì)為：（40 320+123 876）×5=820 980 kW·h。

3 連通方案及投資費(fèi)用分析

3.1 連通方案

（1）管網(wǎng)連通：從四廠、五廠的集水器和分水器的預(yù)留口上分別進(jìn)行管道連通，根據(jù)五廠的剩余負(fù)荷，計(jì)劃從五廠向四廠輸送冷量497～955 RT（進(jìn)回水：7/12℃）。選用DN300的鍍鋅管道，當(dāng)輸送冷量為最大值960 RT時，DN300管徑內(nèi)的流速為2.2 m/s，滿足冷凍水閉式系統(tǒng)中管道的流速值（一般閉式系統(tǒng)中管內(nèi)水流速的推薦值為當(dāng)管徑≥250 mm時，壓出管的流速為2.0～2.5 m/s[4]）。

（2）流量平衡：冷凍系統(tǒng)連通的目的主要是從五廠往四廠輸送冷量，為防止冷量輸送過大影響五廠的使用量，也為防止冷量從四廠輸送至五廠，造成四廠冷凍機(jī)跳機(jī)現(xiàn)象發(fā)生，需在分水器五廠送往四廠的管道上增加平衡閥，當(dāng)空調(diào)負(fù)荷隨外界溫度變化時，送往四廠的流量仍然可以和設(shè)計(jì)值相一致，故選用自動流量平衡閥400X-16Q-DN300，可以根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)變頻控制[5]，確保單向、定量輸送至四廠。冷凍系統(tǒng)管網(wǎng)連通示意圖如圖1所示。

圖1 冷凍系統(tǒng)管網(wǎng)連通示意圖

（3）水泵揚(yáng)程：水泵在閉式系統(tǒng)中工作時，水泵的揚(yáng)程只需克服管系（包含管路、管配件、設(shè)備）[4]的阻力就足夠了。原管網(wǎng)總阻力為37 mAq，管道連通長度在90 m范圍內(nèi)，管道和流量控制閥新增的阻力為6 mAq，管網(wǎng)連通后的總阻力為43 mAq，在冷凍水泵的45 m揚(yáng)程范圍內(nèi)。

3.2 投資費(fèi)用

投資費(fèi)用主要包括流量控制閥、水泵、鍍鋅管材、彎頭、安裝費(fèi)等，共計(jì)37.5萬元。

4 結(jié)語

四廠與五廠冷凍機(jī)組的單耗差異在0.07 kW/RT，利用機(jī)組間單耗的差異及分析四廠、五廠的運(yùn)行負(fù)荷和剩余負(fù)荷，將四廠、五廠冷凍水管道連通后，從2017年7月起五廠冷凍機(jī)組的剩余負(fù)荷在8、9月及2018年的1、3、4月代替了四廠的部分運(yùn)行負(fù)荷，全年冷凍機(jī)組的運(yùn)行臺數(shù)減少了5臺，不僅節(jié)約了820 980 kW·h電量成本，設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用還相應(yīng)減少了。