谈变频离心机组在工程实例中的应用

田 晖

(太原市建筑设计研究院，山西 太原 030002)

谈变频离心机组在工程实例中的应用

田 晖

(太原市建筑设计研究院，山西 太原 030002)

结合工程实例，阐述了定频离心式冷水机组和变频离心式冷水机组在工程中的运行情况，对离心机组选型、运行状态控制、成本分析进行了详细论述。

变频离心机组,节能,空调运行策略

随着工业的发展和社会的进步，节约资源成为我国的基本国策，也是我们落实科学发展观，提高经济发展质量和效益、增强核心竞争力的根本要求。资源环境约束与经济快速增长的矛盾,已经成为我国经济社会发展面临的严峻挑战。空调系统中，变频技术的应用越来越广,节能效果也非常显著。近年来变频离心式冷水机组在一些项目中出现，成为空调系统节能的一个亮点。笔者根据工程实例，介绍变频离心式冷水机组的设计应用情况，以资探讨。

1 项目概况

1)本项目位于山西省太原市，为某综合医院迁建工程项目。

2)本工程总建筑面积50 170.62 m2，其中地上建筑面积37 437.37 m2，地下建筑面积12 733.25 m2。

3)本工程地上为5层，地下为2层，建筑高度24.7 m。院区内主要设置急诊部、门诊部、住院部、医技部等。

2 项目所在地气象气候条件

太原市位于山西省中北部，东经112°33′，北纬37°47′，属于北暖温带重半干旱气候，冬季寒冷少雪，夏季较热多雨。

其主要气象指标如下：

冬季采暖室外计算温度：-11 ℃。

冬季通风室外计算温度：-5.5 ℃。

冬季空调调节室外计算干球温度：-12.8 ℃。

夏季通风室外计算温度：27.8 ℃。

夏季空调调节室外计算干球温度：31.5 ℃。

当地夏季大气压力：91.98 kPa。

夏季空调调节室外计算湿球温度：23.8 ℃。

当地冬季大气压力：93.35 kPa。

3 室内设计参数

室内设计参数如表1所示。

4 冷热源

本项目总冷负荷为3 725 kW，空调面积冷负荷指标为93.1 W/m2；总热负荷为4 529 kW，建筑面积热负荷指标为113.2 W/m2；手术区等有净化要求的房间采用独立的冷热源。

5 空调系统冷源方案的技术、经济性分析

5.1 冷热源设计

冷源：方案一为两台普通离心式冷水机组(2 000 kW)+变频循环水泵两用一备。方案二为一台普通离心式冷水机组(2 000 kW)，一台高效直流变频离心式冷水机组(1 934 kW)+变频循环水泵两用一备。

表1 室内设计参数 ℃

热源：由地下1层燃气(油)锅炉提供80 ℃～55 ℃的低温热水，经地下1层换热站换热后供应，供回水温度为60 ℃～50 ℃。

5.2 离心式冷水机组运行策略

1)运行方案。

方案一：冷冻水系统供回水管设压差旁通阀，变频冷冻水泵变流量运行，冷冻水泵定流量运行，与冷水机组一对一匹配。

方案二：冷源采用一台普通离心式冷水机组和一台高效直流变频离心式冷水机搭配运行。高效直流变频离心式冷水机平时使用，普通离心机组作为调峰时使用。高效直流变频离心式冷水机采用“全工况”设计方法：常规变频离心机采用变转速+导叶联合进行冷量调节，在50%～60%负荷时，就开始关小导叶，降低部分负荷以下机组效率；高效直流变频离心式冷水机组在10%～100%负荷范围内，通过变转速即可实现，从而减少导叶节流损失，提高机组全工况性能，较普通离心机组节能40%以上。

2)冷水机组运行控制策略。

因为高效变频离心机组可实现10%～100%的负荷工况，25%～50%负荷工况时，运行高效变频离心机组，75%～100%负荷工况时，高效变频离心机组和普通离心机组同时运行。

制冷工况时，高效变频离心机组优先普通离心机组使用，当无法满足用户负荷时，供回水管之间的旁通管压差低于用户压差时，开启普通离心机组。当机组负荷大于用户负荷时，压差旁通阀流量调节到高效变频离心机组允许最小流量时，关闭普通离心机组。

当供回水管之间的旁通阀处于关闭状态时，变频水泵根据压差信号调节转速，直至变频下限。变频水泵的下限流量不小于变频离心机组允许最小流量。

当供回水管之间的旁通阀处于开启状态时，变频水泵无动作，直至旁通阀至关闭位置，再进行变频调节。

3)冷源系统控制要求说明。

冷水机组自身装备有安全保护和能量自动调节的控制器，对机组运行状态,运行参数及故障状态的监视与运行参数的设定都通过自控系统与机组控制器之间的通信接口来完成。

根据冷源系统总负荷量(一次供回水温差×总流量)进行冷源机组台数控制。自动控制的要求是实现投运机组台数与负荷相匹配；机组最优启停时间控制,平均分配设备运转时间。使设备进行交换运行(即启动停止时间最长的优先，停止时启动最长的优先),均衡各主机设备的运行时间。对各季节的优先使用设备(基础运转设备)进行指定，在发生故障时自动切换。

表2 普通离心机组运行费用

冷水机组与冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、冷却塔进水阀实现联锁与联动,备用设备能自动切换投运。冷水机组,冷冻泵,冷却泵,冷却塔连锁要求:开机时,压差调节通电→冷却塔风机→冷却水电动阀门→冷却泵启动指示→冷冻水电动阀门→冷冻泵启动→冷冻水水流开关信号指示→监视水流状态→关机时,顺序相反,当主机停止后,应延迟15 min再停冷冻水泵，冷却塔风机需设就地启停装置,并在制冷机房控制室设集中联运和手动启停显示装置,一旦停机,不能立即启动,以保证安全。

中央监控对系统中各温度值,设备运行状态监测和报警以及各动力设备的启停。

5.3 离心机组的运行费用

1)方案一运行费用。

采用普通离心机组的运行费用见表2。

2)方案二运行费用。

采用高效变频离心机组的运行费用如表3所示。

表3 高效变频离心机组运行费用

表2与表3运行费用比较：冷水机组采用变频控制后每年节省费用27.36-19.43=7.93万元。

6 结语

本工程空调系统根据综合医院工作特点，冷源采用高效变频离心机组和普通离心机组结合使用，满足不同负荷工况时机组运行的高效节能。通过冷水机组的能量调节、台数控制及冷冻水泵的变频控制，既保证机组安全可靠运行，又节约能源,更好的实现了系统节能的要求。为今后变频冷源系统设计、推广应用、运行管理提供一定的理论依据和技术支持。

[1] GB 50736—2012,民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].

[2] GB 50189—2015,公共建筑节能设计标准[S].

[3] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].第2版.北京：中国建筑工业出版社,2015.

Applicationoffrequencyconversioncentrifugalunitinengineeringexample

TianHui

(TaiyuanInstituteofArchitecturalDesignandResearch,Taiyuan030002,China)

Combining with the engineering example, expounds the fixed frequency centrifugal chillers and variable frequency centrifugal chillers operate in engineering, the centrifugal unit selection, operation control and cost analysis are discussed in detail.

variable frequency centrifugal unit, energy saving, operation strategy of air conditioning

2017-10-09

田 晖(1985- )，男，工程师

1009-6825(2017)35-0132-02

TU831.3

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