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第六届金工奖十大总工论文05:浅谈海水源热泵的节能改造
来源:林宗法   日期:2019-12-07   浏览次数:

海水源热泵作为一种利用可再生资源为能源的新型制冷取暖方式,从技术方面来看,现在的热泵机组已经相对成熟,但考虑到目前国内的实际情况和整体系统的推广应用,还是存在着一些问题,目前真正大范围使用海水源热泵的酒店并不多,本集团旗下一家酒店在始建初期在对中央空调机型的选择上,利用本酒店自身的地理环境优势,首任工程总监大胆的选用了最先进的海水源热泵技术,为酒店提供冷热负荷及卫生热水,为酒店大幅度降低了空调系统的运行费用。

该系统自2008年投入运行至2018年,部分设备、管道及阀门已步入老化阶段,空调系统的综合能效大大的降低,为积极响应国家节能减排政策,支持当地的可再生能源应用,对酒店海水源热泵系统进行改造、除老化设备、管道、阀门门进行清洗更换外,在新技术的不断推陈出新的时候,大胆尝试,经过研究分析,酒店在空调节能降耗上进行了以下几方面的改造:

 

1、增加一个空调系统管理平台,全面收集中央空调系统各种运行数据,根据负荷的变化,对中央空调各循环系统进行综合控制,实现整个中央空调系统的综合优化运行。

1.1、中央空调的原理说明

中央空调系统由冷冻水循环系统、制冷剂循环系统、冷却水循环系统构成,当空调负荷发生改变时,三个循环系统的运行也将发生变化,如何使各循环系统在各种负荷下都能匹配、高效的运行?因此中央空调节能控制是一项复杂的系统工程,需要一个系统管理平台,全面收集中央空调系统各种运行参量,根据负荷的变化,对中央空调各循环系统进行综合控制,才能实现整个中央空调系统综合优化运行中央空调节能控制系统全面采集影响中央空调系统运行的各种变量,传送至系统控制中心,中心依据推理规则及系统的历史运行数据,推算出系统该时刻所需要的冷量(或热量)及系统的优化运行参数,并利用变频技术,自动控制水泵的转速,以调节空调水系统的循环流量,保证中央空调主机处于最高转换效率保证中央空调系统在各种负荷条件下,均处于最佳工作状态,从而实现综合优化节能目的。

1.2、中央空调节能控制系统的技术特点

1)采用技术:计算机智能控制技术+模糊控制技术+变频调速控制技术+系统集成技术+预期控制技术+优化控制技术

2)控制方案:多参量控制(变温度、变流量、变压力)

3)控制范围:冷冻机、水泵整体优化控制(冷冻机房整体集中控制)

4)运行效果:优化主机运行环境,有效避兔系统震荡和预防主机喘震现象的发生

5)管理功能:机组群控功能、能耗分析功能、状态监控功能、维护预测功能、权限管理功能、操作记录功能、远程管理功能

6)节能效果:水泵系统节电(40%~65%)冷冻机节能(8%~15%)

 

2.对BCDE区机房的冷冻系统循环泵需进行重新设计改造,由原来的四用一备改成三用一备或二用一备,并增加一套水泵变频控制系统,最大优化水泵的运行效率,达到节能降耗的目的空调水泵变频改造方案

2.1控制原理

冷冻冷却系统采用温差控制或温度和压力结合,通过安装在主机的蒸发器与冷凝器的进、出口的温度传感器测量温度,感应末端的冷负荷或压力变化。当负荷增加时,温差增大或压力变小即负荷增大相应提高频率,加大水泵转速。当负荷减少时,温差变小即负荷变小相应降低频率,减慢水泵转速,节省电能。当主机出水温度低于5℃时水泵自动强制运行50Hz(全功率运行,以保证主机的运行安全

2.2变频系统组成

①中央空调控制仪:根据温度探头感应的温度和设定温度进行比较和积分运算,然后发出无级调速指令给变烦器控制水泵无级变速

②变频器一组:根据控制仪运算得出的数据,按实际运行需求状况调整冷冻水泵和冷却水泵的转速

③温度探头:装在冷冻水管和冷却水管表面,感应冷冻水和冷却水的出水与回水温度,返馈数据到控制仪运算使用

 

3、对原海水机房所有钢质配件进行更换或清洗。经过十年的运行,因常年与海水的接触,不免造成结垢与腐蚀

 

4、对海边取水井进行洗井与抽水试验,测试现有取水并的出水量是否能满足酒店冷热负荷的供给,如果现有取水井的出水量满足不了酒店使用,就要另行勘察增加新取水的。同时,检查现有潜水泵是否有老化损坏现象,如有也要及时进行更换

 

5、检查酒店空调末端电动二通阀的完备性,如有缺失或损坏及时维修与更换,以降低循环泵的运行时间。

 

6、根据螺杆压缩机的国际标准,压缩机寿命在四万五干小时以上。针对酒店十年来的空调运行规律分析。酒店的海水源热泵主机的寿命还有将近十的使用寿命。为节省改造费用,此次海水源热泵主机方面只做维护检修和保养清洗,更换相应易损配件或线眳。并对主机的减震措施进行更换与完善。

 

7、进行空调系统冷冻水系统的集中清洗与老化配件的更换。经过十年运行与使用空调末端系统相关配件与设备也会出现相应的损坏与老化,同时还出现结垢存污的现象,这一些现象都是导致系统能耗居高不下的原因。

通过以上项目改造,聘请省专业测评公司,对酒店的整体改造进行能效测评,酒店在改造项目上取得的经济、社会、环境效益和项目管理经验是显著的:

1、经济效益:木项目总投资284.62万元,年节约费用2884万元,静态投资回收年限1年,节能效益显著,海水源热泵系统可以夏季制冷、冬季采暖,一套系统解决两种工况需求,二对海水没有任何污染,有很高的示范和推广价值。

2、环境效益:二氧化碳减排量3814.4吨/年,二氧化硫减排量30.9吨/年,粉尘减排量15.4吨/年,减少了污染物的排放量,是建设资源约至环境友好型社会的必然选择,符合当前国家节能减排政第该项日对节能降耗、改善空气质量与周边居住环境以及社会循环经济可持续发展将起不可估量的作用。