广州市政府大院中央空调节能设计方案

广州市政府大院

中央空调节能设计方案

一、     中央空调现场数据参数

(一)      市政府一号楼

1、           主机系统

2、           冷冻水泵系统

3、           冷却水泵系统

(二)      市政府礼堂

1、主机系统

2、冷冻水泵系统

3、冷却水泵系统

(三)      市政府综合楼

1、主机系统

2、冷冻水泵系统

3、冷却水泵系统

(四)      市政府**楼

1、主机系统

2、冷冻水泵系统

3、冷却水泵系统

二、中央空调节能设备功能要求

1、冷冻泵节电设备可以在多台冷却水泵之间切换使用。

2、冷却泵节电设备可以在多台冷却水泵之间切换使用。

3、节电设备控制面板上有“工频/节电”选择开关，当选择“工频”时，节电线路被封锁；当选择“节电”时，工频线路被封锁。

4、节电设备控制面板上有“1#、2#、3#水泵”选择开关，在选择节电运行模式时，当选择1#水泵时，节电控制对象为1#水泵；当选择2#水泵时，节电控制对象为2#水泵；当选择3#水泵时，节电控制对象为3#水泵。

5、节电设备面板上有“自动/手动”选择开关，当选择“手动”时，节电设备由控制面板手动按钮操作启动/停止；当选择“自动”时，节电设备可由远程BAS信号控制启动/停止。

6、节电设备控制面板有“负荷调节”开关，当设定“负荷调节比例值”以后，在负荷较重时，节电设备可以自动由节电运行模式切换为工频运行模式，当负荷较轻时又可以自动切换回节能运行模式。

7、节电设备故障输出点并联接到原控制箱工频线路故障输出点上，当节电设备发生故障时，可远、近程获得故障信息。

8、节电设备运行状态信号并联接到原控制工频线路运行状态信号输出点上，节电设备停止状态信号串接到原控制箱工频线路停止状态输出点上，可远、近程获得水泵节能运行/停止信息。

9、节电设备具有过流、过压、接地故障保护。

10、节电设备要求预留通用的远程网络接口，便于将来接入市政府现有的远程集中控制室，实现远程的监视和控制。

三、中央空调节能改造设计方案

针对贵单位中央空调系统运行实际情况分析，冷冻水泵和冷却水泵具有比较大的节能空间，建议对该部分用电系统采用我公司联创中德电工牌中央空调集中节能控制系统进行节电改造。采用此方案，是基于在保证原有用电系统正常工作的前提下，来实现节电。从而节省电费开支、延长了用电负载的使用寿命、减少维修人工成本。且节电改造投资成本低而考虑���。结合以往的经验，我们认为贵单位用电系统进行节能改造后会取得立竿见影的满意效果。

四、公司简介

深圳市联创真节能设备有限公司，是深圳高新技术企业，企业资产达8000万元。公司已通过了德国TUV公司的ISO9001现代企业管理体系的认证。公司主要从事小家电及节能设备产品的设计、开发、生产、销售、安装和服务为一体的大型生产制造企业。公司座落在深圳市龙岗区布吉李朗大道29号联创科技园，厂房面积达9.8万平方米，公司员工2000余人，其中高层管理人员100多人，本科以上学历的工程研发人员58人。

公司引进德国“RENUS GMBH”公司近16年节能设备的研究开发经验，而且该公司是欧洲节能技术的倡导者之一，产品一直受到欧洲、美国、意大利等国家的推崇。联创真节能设备有限公司把德国先进的节能技术引入中国，联合深圳清华大学研究院共同研制、开发了新一代的高效节能设备产品。广泛应用于灯光、路灯、马达、压缩机、中央空调、油田抽油机、注塑机等设备的节能改造。产品经国家电光源质量监督检验中心、国家质量监督检验检疫总局深圳计量检定站等权威机构检测和国内部分企业的实际应用测试，表明科技含量高，节能效果好，已被国家节能办作为电器节能的推荐产品。

公司自创业以来，一直坚持“以科技为生产力、专业品质、顾客至上”的经营理念，不断的钻研探索，开拓**。充分借鉴德国“RENUSGMBH”在欧美市场的成功经验，凭借深圳清华大学研究院的技术实力，利用自身的科研优势，强强联手倾力打造中国节电品牌！目标在未来的几年里逐步成为世界上规模大的节能产品的研发和生产基地。

2005年5月22日，联创节电器新闻发布会在人民大会堂隆重举行，来自国家商务部、科技部、国家工商总局、国家电光源质量监督检验中心、中国消费者协会、北京奥申委等国务院有关部委的领导、专家、学者等百余人出席了会议。此前，联创节电器已在人民大会堂和钓鱼台国宾馆安装使用，并经权威机构检测验证，达到了预期的节电效果。这次联创节电器在人民大会堂的成功使用拉开了国家机关首先带头进行电力节能改造项目的序幕，对于我国承办2008年*******，倡导绿色奥运的主题，具有深远的意义，同时也必将对缓解我国电力能源日趋紧张的供需矛盾起到积极的作用。

有付出必有回报，联创人以自身的实力和努力得到了市场的认同。先后获得“中国有名品牌”、“国内节电器产品质量公证十佳品牌”、“国内质量、服务、信誉满意单位”、“深圳市高新技术企业”、“质量信得过产品”等多项荣誉称号，并成为节电器行业通过中国节能产品认证的企业；产品由“中国太平洋保险股份有限公司”承保，以过硬的产品质量，良好的信誉、强大的科研技术实力，完善的售后，为顾客提供全程无忧的服务！

  联创——联八方宾客，创世界品牌，联创中德电工愿与贵单位共创美好明天。

五、联创.中德电工牌中央空调节电器系统介绍

1、联创中德电工专用中央空调节电器按原系统的设计范围,使用内置的PID调节器进行闭环控制，通过与外部传感器连接,可实现**的流量/压力/温度闭环控制,从而实现恒压/恒流量/恒温度调节,使电机输出功率随热负载的变化而变化，在满足使用要求的前提下达到大限度的节能效果。

2、由于降速运行和软启动，减少了振动、噪音和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，提高了设备的MTBF(平均故障维修时间)值，并减少了对电网冲击，提高了系统的可靠性。

3、系统具有各种保护措施。使系统的运转率和**可靠性大大提高。

4、系统自动根据电机的特点，自动调整对电机的运动系统控制参数合理高效运行。

5、由于使用软启动和软停止功能,避免了水锤现象,并延长了电机和水泵的使用寿命。

6、本系统能够捕捉再启动,为确保电源故障恢复后的正确自动再启动,电机仍在转时,系统可以快速捕捉到电机转速,并输出与电机同步的频率,而不会引起系统跳闸。

7、本系统即使长时间运行后,本系统仍可确保泵类负载稳定运行,加速时,自动提高附加的起动转矩。

8、能耗的优化:在对外达到给定值后,本系统会自动优化电机的能耗。终综合节电效果达20％以上，使产品的投资回收期短，见效快。

六、中央空调系统的构成

  中央空调系统主要由以下几部分组成：

（一）冷冻主机与冷却水塔

1、冷冻主机

冷冻主机也叫制冷装置，是中央空调的“制冷源”，通往各个区间的循环水由冷冻主机进行“内部热交换”，降温为“冷冻水”。

近年来，冷冻主机也有采用变频调速的，是由生产厂原配的，不必再改造。未采用变频调速的冷冻主机，改造为变频变速的例子还不多。

   2、冷却水塔

冷冻主机在制冷过程中，必然会释放热量，使机组发热。冷却水塔用于为冷冻，主机提供“冷却水”，冷却水在盘旋流过冷冻主机后，将带走冷冻主机所产生的热量，使冷冻主机降温。

  （二）“外部热交换”系统

它由以下几个系统组成：

  1、冷冻水循环系统

  由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻主机流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，通过各房间的盘管，带走房间内的热量，使房间内的温度下降，同时，房间内的热量被冷冻水吸收，使冷冻水的温度升高。温度升高了的循环水经冷冻主机后又成为冷冻水，如此循环不已。

从冷冻主机流出，进入房间的冷冻水简称为“出水”，流经所有房间后回到冷冻主机的冷冻水简称为“回水”。无疑回水的温度将高于出 水的温度形成温差。

  2、冷却水循环系统

  冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻主机在进行热交换、使水温冷却的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换。然后再将降温了的冷却水，送回到冷冻机组。如此不断循环，带走了冷冻主机释放的热量。

流进冷冻主机的冷却水简称为“进水”，从冷冻主机流回冷却塔的冷却水简称为“回水”。同样，回水的温度将高于进水的温度形成温差。

   冷却风机有两种情况：

① 盘管风机  安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水管冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换。

② 冷却塔风机  用于降低冷却塔中的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。

可以看出，中央空调系统的工作过程是一个不断地进行热交换的能量转换过程。在这里，冷却水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。因此，对冷冻水和冷却水循环系统的控制便是中央空调控制系统的重要组成部分。

2．1 变频调速的功能

   风机和水泵都是传送流体的装置，这类负载消耗的能量与流量的立方成正

比，推算可得到能量消耗与转速的关系，具体的关系表达式：

   即QK₁N, H=K₂N²；  P=QxH=K₁K₂N²=K₃N³

   式中，K为常数，N为电机的转速。

   又，三相交流异步感应电机的转速N=120XfX(1—s)／p通常在设；式中f为供电频率，s为滑差率，p为电机极数。电机一旦选定后，S、P基本确定，则N可近似为N=k₀f，即与供电频率成线性正比关系。

   则，当频率为50Hz时，N=k₀X50转／分，功率P₁=K(k₀X50)³；当频率为45Hz时，N=k₀X45转／分，功率P₂=K(k₀X45)³。

   P₂／P₁=K(k₀X45)³／K(k₀X50)³X100％=72.9%，由此可见，当电源频率从50Hz降为45Hz时，就可节约电能达27．1％。

   当用阀的开度来控制水量的大小时，管阻档板阻曲线与功率P变化(如图1)。 由曲线1到曲线2，水量减少了，而功率却没有减少多少。而通过改变转速N来调

节风量情况就不同了(如图2)。

   调节转速时H-Q曲线由曲线I到曲线2，阀的开度100％时，管阻曲线不变，功率节省了很多。节省量，其中N₁为调节前的转速，其中N₂为调节后的转速。

   上述推算，可得到一个定性的概念。也就是说，对于一个传统的空调系统，由于空调设备均按设计工程选配，绝大多数时间设备均在低负荷情况下运转，这样无用功耗掉很大一部分能量。如果改由变频器进行变速驱动，可能此时电机只需以5Hz的速度运转就能满足对整个系统温度控制要求。根据上面的理论推算可知，实际节能就可高达27．1％。因此在没有风机水泵的机械中，采用变频调速的方式来调节风量或流量，在节能节电上是个有效的方法。

2．2软启动功能

由于电机全压启动时，空载启动电流等于(3—7)倍于额定电流，因此通常在带载电机启动时，会对电机和供电电网造成严重的冲击，导致对电网容量要求过高，而且启动时对设备产生的大电流和震动对设备极为不利；而启、停时，大锤效应极易造成管道破裂，采用变频器的软启动功能将会使启动电流远远低于额定电流实现电机真正意义上的软启动。不但减少了对电网和管网的冲击，且能延长设备使用寿命，减少设备维修费用。

3、冷却水系统的变频调速

控制的主要依据

   基本情况：冷却水的进水温度也就是冷却水塔内水的温度，它取决于环境温度和冷却风的工作情况；回水温度主要取决于冷冻主机的发热情况，但还和进水温度有关。

   温度控制：在进行控制时，有两个基本情况：如果回水温度太高，将影响冷冻主机的冷却效果，为了保护冷冻主机，当回水的温度超过一定值后，必须进行保护性跳闸。一般情况下，回水温度不得超过33度。因此，根据回水温度来决定冷却水的流量是可取的。即使进水和回水的温度很低，也不允许冷却水断流。因此，在实行变频调速时，变频器需预置一个下限频率。

   综合起来，即是，当回水温度较低时，冷却泵以下限转速运行；当回水温度较高时，冷却泵的转速也逐渐升高，而当回水温度升高到某一设定值(如32度)时，应该采取进一步措施；或增加冷却泵的运行台数，或增加水塔冷却风机的运行台数。

    温差控制：温差量能反映冷冻主机的发热情况、体现冷却效果的是回水温度To与进水TI之间的“温差”At，因为温差的大小反映了冷却水从冷冻主机带走的热量，所以，把温差At作为控制的主要依据，通过变频调速实现温差控制是可取的。即：温差大，说明主机产生的热量多，应提高冷却泵的转速、加快冷却水的循环，反之，温差小，说明主机产生的热量少，可以适当降低冷却泵的转速、减缓冷却水的循环。

  实际运行表明，把温差值控制在3—5度的范围内是比较适宜的。

  温差与进水温度的综合控制

  由于进水温度是随环境温度而改变的，因此，把温差恒定为某值并非上策。因

为，当我们采用变频调速系统时，所考虑的不仅仅是冷却效果，还必须考虑节能效果。具体地说，则：温差值定低了，水泵的平均转速上升，影响节能效果：温差值定高了，在进水温度偏高时，又会影响冷却效果。实践表明，根据进水温度来随时调整温差的大小是可取的。即：进水温度低时，应主要着眼于节能效果，控制温差可适当地高一点；而在进水温度高时，则必须保证冷却效果，控制温差应低—些。

（三）控制方案

  根据以上介绍的情况，冷却泵采用变频调速的控制方案可以有多种，考虑到节能和制冷的综合效果，我们利用温差控制为主，回水温度控制为辅来控制冷却水系统。用一台变频器切换控制二台电机，具体方式是：用传感器采集冷却水进水和出水温度，PID将温差量变为模拟量反馈给中央处理器，然后由中央处理器控制变频器输出为设定的低频值，电机转速减慢，水流量减少；当温度较高时，冷冻机组有更多的热量需要带走，这时中央处理器使变频器输出为设定的较高频率值，电机转速加快，水流量增加，带走更多的热量。如果冷却水的回水温度超过32C时(可以根据实际情况设定)，变频器优先以较高频运行。这样能够根据系统实时需要，提供合适的流量，不会造成电能浪费。

（四）冷冻水系统的变频调速

由以下几个系统组成：

  1、控制的主要依据

  在冷冻水系统的变频调速方案中，提出的控制依据主要有两种；

   1)压差控制  即以出水压力和回水压力之间的压差作为控制依据，基本考虑是使高楼层的冷冻水能够保持足够的压力。

  这种方案存在着两个问题：

  没有把环境温度变化的因素考虑进去，就是说，冷冻水所带走的热量与房间温度无关，这明显地不大合理。

   2)温度或温差控制  严格地说，冷冻主机的回水温度和出水温度之差表明了冷冻水从房间带走的热量，应该作为控制依据。但由于冷冻主机得出水温度一般较为稳定，故实际上，只需根据回水温度进行控制就可以了。

  为了确保高楼层具有足够的压力，在回水管上接一个压力表，如果回水压力低于规定值，电动机的转速将不再下降。

  2、控制方案

  综合上述分析，可以改进的控制方案有两种：

   1）压差为主温度为辅的控制  以压差信号为反馈信号，进行恒压差控制。而以回水温度信号作为目标信号，使压差的目标值可以在一定范围内根据回水温度进行适当调整。就是说，当房间温度较低时，使压差的目标值适当下降一些，减小冷冻泵的平均转速，提高节能效果。这样一来，既考虑到了环境温度的因素，又改善了节能效果。

   2）温度(差)为主压差为辅的控制  以温度(或温差)信号为反馈信号，进行恒温度(差)控制，而以压差信号作为目标信号。就是说，当压差偏高时，说明负荷较重，应适当提高目标信号，增加冷冻泵的平均转速，确保高楼层具有足够的压力。

  根据大厦的空调系统、楼层高度，对于冷冻水系统我们采用全闭环温度控制。用一台变频器切换带动两台冷冻电机。具体方法是：在保证冷冻机组冷冻水流量所需前提下，确定一个冷冻泵变频器工作的小工作频率，可将其设定为下限频率。水泵电机频率调节是通过安装在系统管道上温度传感器测回水温度。温控器将其与设定值进行比较。当冷冻回水温度大于设定值时，变频器输出上限频率，水泵电机高速运转；当冷冻回水温度小于设定温度时电机以设定的频率曲线工作。

3）信号的转换

   温度信号的转换  一般来说，由于温度较低，变化范围也不大，故温度传感器以铂电阻(Ptl00)为宜，信号转换我们直接采用AL808温差PID，不但将温度信号转换O-IOV的标准模拟量信号，而且可以显示回水温度、进水温度、温差值使用起来很方便。

   闭环全自动运行功能  将转换开关置于“闭环”位，“闭环运行”指示灯亮，此时变频器的运行频率由PID自动给定，无需人工调节。

七、节能改造后的主要特点

  从运行情况看，进行变频节能改造后：

   1)节能效果显著；

   2)改善了制冷环境，提高了效率；

   3)减少了制冷主机的频繁启停，延长了使用寿命；

   4)实现了软起动，电机起动电流大幅度下降，避免了电机启动时对电网的冲击；

   5)设备运行更平稳，消除了启动和停机时的水锤效应；

   6)实现了闭环全自动控制，提高了自动化水平，运行**可靠。

八、中央空调节能系统改造

贵单位进行节能改造的中央空调循环水泵为：

1、市政府一号楼

①冷冻泵

建议配置联创中德电工牌DFJ-B3-G9-015T4W2C23W中央空调专用节电器1台，

②冷却泵

建议配置联创中德电工牌DFJ-B3-G9-015T4W2C23W中央空调专用节电器1台

另加温度传感器4套、压力传感器2套、PLC一套以及电度表两个。

2、市政府礼堂

①冷冻泵

建议配置联创中德电工牌DFJ-B3-G9-011T4W2C23W中央空调专用节电器1台，

②冷却泵

建议配置联创中德电工牌DFJ-B3-G9-015T4W2C23W中央空调专用节电器1台

另加温度传感器4套、压力传感器2套、PLC一套以及电度表两个。

3、市政府综合楼

①冷冻泵

建议配置联创中德电工牌DFJ-B3-G9-037T4W2C23W中央空调专用节电器1台，

②冷却泵

建议配置联创中德电工牌DFJ-B3-G9-030T4W2C23W中央空调专用节电器1台

另加温度传感器4套、压力传感器2套、PLC一套以及电度表两个。

4、市政府**楼

①冷冻泵

建议配置联创中德电工牌DFJ-B3-G9-045T4W2C23W中央空调专用节电器1台，

②冷却泵

建议配置联创中德电工牌DFJ-B3-G9-037T4W2C23W中央空调专用节电器1台

另加温度传感器4套、压力传感器2套、PLC一套以及电度表两个。

合计： DFJ-B3-G9-045T4W2C23W   1台；DFJ-B3-G9-037T4W2C23W   2台；

DFJ-B3-G9-030T4W2C23W    1台；DFJ-B3-G9-015T4W2C23W    3台；

DFJ-B3-G9-011T4W2C23W    1台；

温度传感器16套；压力传感器8套；

温度PLC 4套，电度表8个。

九、工程报价

一台DFJ-B3-G9-045T4W2C23W：1台×90000元/台=90000元；

两台DFJ-B3-G9-037T4W2C23W：2台×74000元/台=148000元；

一台DFJ-B3-G9-030T4W2C23W：1台×60000元/台=60000元；

三台DFJ-B3-G9-015T4W2C23W：3台×34500元/台=103500元；

一台DFJ-B3-G9-011T4W2C23W：1台×30800元/台=30800元；

温度传感器：16套×2000元/套=32000元；

压力传感器：8套×2000元/套=16000元；

PLC：4套×4000元/套=16000元；

电度表：8个×450元/个=3600元。

合计：90000元＋148000元＋60000元＋103500元＋30800元＋32000元＋16000元＋16000元＋3600元=499900元。

总投资：499900元×10%＋499900元＝549890元(10%为材料安装费)

 注：1、在安装节电器需要使用的各种电力电缆,电缆及相应的接线端子，由贵方提供并实施线铺设；

2、需增加输入电抗器、外夹式水流量传感器、特定气体传感器、输出电抗器或其它特殊控制部件时与需方商量按实际发生费用计费。

十、综合效益

  1、直观的节电效果

    贵单位中央空调每天运行9个小时、每月按22天计，每月电费按0.79元/度计，实际控制系统大约为410kW。

每天平均耗电量：410kW×9小时×0.8（用电系数）=2952度

每月耗电量：2952度/天×每月22天=64944度/月

月平均节电率按30%计算（实际以测量为准），

每月节约电量：64944度×节电率30%=19483.2度/月

每月节约电费：19483.2度×0.79元/度=15392元/月

每年节约电费：15392元/月×7月=107744元

2、隐含的经济效益

    根据联创“中德电工”牌节电器原理可知，中央空调节电器除了具有直观的节电效益之外，亦减轻了主送电变压器的负担，增大了变压器的宽裕度，并增加了用户的负荷使用容量。

十一、售后服务

    1、建立客户档案：根据ISO-9001的规范，我公司严格建立客户档案及维护记录档案，保障客户得到好的、及时的服务。

    2、免费质保期：根据我公司的规定，凡我公司中央空调系统节电器产品，我公司提供18个月免费保养。

    3、及时维修：较大的项目，在电话指导不能排除故障的情况下，均按交通可能到达的短时间到达现场，以保障客户的使用。

    4、多种培训方式：

      a) 现场培训：一般都邀请甲方技术人员参与安装调试，以求对产品和线路系统有详细的了解。

      b) 观察及培训：在正式签订竣工验收报告之前，对于较大的系统，一般留一名有经验的技术人员跟踪参加系统试运行7-21天，以帮助排除早期失效故障，井从中进行培训工作。

      c) 较高层的理论知识培训：对于较大的系统，一般都邀请相关的技术、操作和管理人员到公司进行系统理论培训。因为甲方人员有能力排除故障是系统可靠的根本保障。

注：该方案中所涉及的所有数据以工程安装时的实际情况为准，此方案一个月内有效！

深圳市联创环保节能设备有限公司

客户服务中心

2006年12月14日