节能改造方案

商场建筑节能改造方案。

商场大型公共建筑中，其中耗能比较大的是**空调系统和照明，大概要占到全部能耗的80%以上，而**空调系统又是这两者中很耗更大的，所以对**空调系统进行有效的节能控制将会产生很好的效果。**空调系统中耗能比较大的莫过于风机跟水泵，其电耗占空调电耗的50%~70%，本方案将重点对这方面进行阐述。

目前技术上比较成熟的**空调节能方案有：

1）水泵、风机等动力设备变频运行以适应系统负荷变化；

2）在满足工业要求或舒适性的前提下，采用变冷冻水温调节方式以适应系统负荷变化；

3）机组启停时间顺序优化控制；

4）智能化管理计算机以提高机组运行管理水平，避免不必要的能量浪费；

5）对末端的变频处理。

以上基本都会用到变频技术。所谓变频技术是利用变频器、plc、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，如图所示：

其中节能最有效还是对水泵风机的控制。

一、节能原理。

由流体传输设备水泵、风机的工作原理可知：水泵、风机的流量（风量）与其转速成正比；水泵、风机的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）

具体的关系表达式：

即q=k1n1；h=k2n2；p=q×h=k1k2n2=k3n3

式中，k为常数，n为电机的转速。三相交流异步感应电机的转速n=120×f×(1-s)/p，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。

根据上述原理可知：降低水泵、风机的转速就，水泵、风机的功率可以下降得更多。

二、**空调系统构成及工作原理

1、冷冻机组：通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内部热交换”作用，使冷冻水降温为5~7℃。并通过循环水系统向各个空调点提供外部热交换源。

内部热交换产生的热量，通过冷却水系统在冷却塔中向空气中排放。内部热交换系统是**空调的“制冷源”。

2、冷冻水塔：用于为冷冻机组提供“冷却水”。

3、“外部热交换”系统：由两个循环水系统组成：

⑴、冷冻水循环系统由冷冻泵及冷冻管道组成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各个房间内进行热交换，带走房间内的热量，使房间内的温度下降。

⑵、冷却水循环系统由冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换，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，然后再将降了温的冷却水，送回到冷冻机组，如此不断循环，带走冷冻机组成释放的热量。

4、冷却风机

⑴、室内风机：安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换；

⑵、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。

**空调系统的四个部分都可以实施节电改造。但冷冻水机组和冷却水机组的改造后节电效果最为理想，将重点阐述对冷冻机组和冷却机组的变频调速技术改造。

三、控制途径。

1）冷却机组的变频调速。

1）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37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35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。

2）温差控制。

温差能反映冷冻主机的发热情况、体现冷却效果的是回水温度t0与进水ti之间的温差t，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t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。

3）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，就是温差值定低了，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，控制温差应低一些。

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一台或一台以上电机，具体方式是：用传感器采集冷却水进水和出水温度，pid（调节器控制规律为比例、积分、微分控制）将温差量变为模拟量反馈给**处理器，然后由**处理器控制变频器的频率。

当温差相差不大，冷却水流量可适当减少，这时**处理器使变频器输出为设定的低频值，电机转速减慢，水流量减少；当温差较高时，冷冻机组有更多的热量需要带走，这时**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32℃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。

2）冷冻水系统的变频调速。

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。但由于冷冻主机的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。

为了确保最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。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一台或一台以上冷冻电机。

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最小工作频率，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。

四、控制方式：

1）冷冻水系统在出/回水管路上装有温度变送器，变送器输出的4-20ma信号输入**控制单元进行温差处理，再将温差信号转换为4-20ma信号输入pid控制器，实现全过程的闭环自动调节，当温差变大、偏离定值时，变频泵会自动加速，使出/回水温差往定值靠近；反之，当出/回水温差下降，变频泵自动减速。如果由于使回水温度上升过高，超出温差设定范围，变频泵频率升至上限，而回水温度仍在上限，**控制单元发出加泵指令，变频泵会自动切换至工频运行，变频器再去软启第二台泵。如果变频泵频率至下限，而回水温度同时在下限，**控制单元会发出减泵指令，减泵按“先开先停”的原则，直至1台泵变频运行；

2）、冷却水系统与冷冻水系统控制方式相反；

3）、运行台数在1-3台间变化，可采用自动加/减泵方法，即根据实际负荷大小，自动加/减泵(plc控制)；也可采用根据警告手动开/停泵。

4）、当变频器故障跳闸，在自动模式下，会自动切换到工频运行，同时给出报警信号。在手动模式下，给出报警信号，手动切换工频或开启另一台泵。

5）1台变频器可分别拖动多台泵，可自动轮换，也可人为轮换。

**空调系统经变频改造后的性能。

1）采用变频器闭环控制，可按需要进行软件组态并设定温度进行pid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最大限度的节能。

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，使系统的运转率和安全可靠性大大提高。

4）变频调速闭环控制系统与原工频控制系统互为互锁，不影响原系统的运行，且在变频调速闭环控制系统检修或故障时，原工频控制系统照样可以正常运行。

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