哈尔滨某饭店空调水系统的节能改造

2016-11-16李娟

浙江建筑 2016年10期

关键词：满负荷冷却塔节省

李　娟

(江苏中顺节能科技有限公司,江苏南京 211106)

哈尔滨某饭店空调水系统的节能改造

李娟

(江苏中顺节能科技有限公司,江苏南京 211106)

详细介绍了哈尔滨某饭店利用低温生活用水对空调冷冻水或冷却水降温的空调水系统的方案,分析了改造后系统节电、节水、节气等方面的潜力,为广大工程设计者提供了参考。

空调水系统;改造方案;运行模式;经济性

1　工程概况

该饭店位于哈尔滨市繁华的商业区,总建筑面积约2万m2。冷源采用2台水冷螺杆式冷水机组,单台制冷量约为1 196.8 kW,制冷输入功率为210 kW。散热设备为三台菱形FC-400系列的横流冷却塔,单台水流量为5 200 L/min,马达数量为4个,单个功率为5.5 kW。该饭店的生活用水原本采用松花江水源,其平均供水温度为15.5 ℃～21 ℃,现在改由磨盘山水库供给,为水温10 ℃～11 ℃的低温水,一天总的耗水量为1 500 m3。由于这些生活水为良好的天然冷源,因此,拟对现有空调水系统进行改造,即利用低温生活用水对空调冷冻水或冷却水降温,在保证生活用水正常使用的情况下,从空调循环水系统中提取低温水能量,以降低生活用水能耗,达到节省资金、降低能耗的目的。

2　改造方案

2.1改造后的空调水系统原理

改造后的空调水系统原理图见图1。图1中虚

线所包围的部分即为此次改造中新增的设备：L4为变频泵水箱供水设备,含有6台水泵(始终保持有1台水泵备用),单台水泵电机功率为4 kW；L5为换热面积为79.2 m2的板式水—水换热器。

过渡季节利用水箱水为空调冷冻水降温,水箱水供回水温度为10 ℃/13 ℃,空调冷冻水供回水温度为16 ℃/12 ℃；夏季利用水箱水为空调冷却水降温,水箱供回水温度分别为10 ℃/23 ℃,冷却水供回水温度为33 ℃/28 ℃,空调冷冻水供回水温度为12 ℃/7 ℃。

哈尔滨的过渡季节比较短,只有两个月的时间,哈尔滨的夏季为6、7、8三个月,共90 d。为实现不同季节、不同工况的及时转换,需要在板式换热器的冷却水(或者冷冻水)出口水侧安装温度传感器,来控制1～8号阀门的启闭。当冷却水出水侧的温度高于28 ℃时,需要将部分冷却水旁通,通过冷却塔来散热；在板式换热器的水箱出水口侧安装温度传感器,将信号引到水箱水泵处,来控制水泵运行台数,当温差小于设定值时,关闭1台水泵以减小水流量。

图1　空调系统原理图

2.2不同运行工况

2.2.1工况一

在过渡季节冷负荷比较低的情况下(空调负荷小于满负荷的20%,共60 d),关闭冷水机组和冷却塔,由水箱水流经新增的板式换热器以带走冷冻水回水中的热量。

此时,阀门1、4开启,阀门2、3、5、6、7、8关闭。

2.2.2工况二

在夏季冷负荷比较大的情况下(空调负荷小于满负荷的40%,大约占整个夏季的50%,即45 d),冷却塔不开启,由水箱水流经新增的板式换热器带走冷却水回水中的热量。

此时,阀门2、3、5、6开启,阀门1、4、7、8关闭。

2.2.3工况三

在夏季冷负荷很大的情况下,开启冷却塔,冷却水回水中所含的热量分别由水箱水流经新增的板式换热器带走和由冷却塔散热。

此时,阀门2、3、5、6、7、8开启,阀门1、4关闭。这一工况可分为两个阶段来分析：空调负荷为满负荷的40%～80%(大约占整个夏季的40%,即36 d)；空调负荷大于满负荷的80%(大约占整个夏季的10%,即9 d)。

3　不同运行模式能耗计算

3.1工况一

在过渡季节空调负荷为满负荷的20%的时候,水箱水泵开启4台。水箱水可以吸收154.4 kW的热量,空调冷冻水需要放出191.488 kW的热量。负荷基本匹配,此时不需要开启冷却塔和冷水机组。

3.2工况二

在夏季空调负荷小于满负荷的40%的时候,按照40%的满负荷进行计算。

水箱水泵开启2台。水箱水可以吸收947.9 kW的热量,空调冷却水需要放出957.44 kW的热量。负荷基本匹配。因此，此时也不需要开启冷却塔。

3.3工况三

1)在夏季空调负荷为满负荷的40%～80%的时候,按照80%的满负荷进行计算。

水箱水泵开启4台。水箱水可以吸收947.9 kW的热量,空调冷却水需要放出1 914.88 kW的热量。此时,有162.5 m3/h的冷却水流经板式换热器,与水箱水进行热交换,剩余165.82 m3/h的冷却水流经冷却塔散热。此时需要开启1台冷却塔。

2)在夏季空调负荷大于满负荷的80%的时候,按照满负荷进行计算。

水箱水泵开启5台。水箱水可以吸收947.9 kW的热量,空调冷却水需要放出2 393.6 kW的热量。此时,有162.5 m3/h的冷却水流经板式换热器,与水箱水进行热交换,剩余247.9 m3/h的冷却水通过流经冷却塔散热。此时需要开启1台冷却塔。

4　经济性分析

4.1少开冷却塔和延迟开启冷机节省的电量

一年中由冷却塔带来的电能节省量为67 320 kWh,过渡季节由于冷水机组不运行,可以节省电能120 960 kWh。而由于加入了水箱水给水设备,带来的电能消耗一年大约为49 824 kWh,因此,综合来说一年中可以节省电能为138 456 kWh。

4.2用空调余热加热生活水而节省的天然气或油能量

由于采用了冷冻水或者冷却水的回水来加热水箱水的方式,可以节省一部分加热生活热水的耗气或耗油量。经过计算,一年节省12.474 GJ的热量。根据天然气一般到户后的热值约为35 530 kJ/m3,故可以节约3.51×105m3的天然气。

4.3少开冷却塔而节省的冷却塔补水量

由于冷却塔不开或者只开1台,所以冷却塔的补水量可以大大降低。冷却塔补水量一般按照冷却水量的1%～2%选取,这里按照2%进行计算。过渡季节和夏季负荷低于满负荷的40%的时候冷却塔不运行,故可以节省水量20 684.16 m3；而在夏季负荷高于满负荷的40%的时候,只需要开启1台冷却塔,故可以节省水量4 430.16 m3。因此，总计可以节省25 114.32 m3的冷却塔补水量。

最后,由于少开或者不开冷却塔,降低了噪声污染,在环境保护方面作出了贡献。