工厂制冷机房变频改造全年逐时节能量模拟计算分析

0 前言

制冷机房作为工厂能源站的重要组成部分，其节能越来越受到重视，制冷机房最主要的耗能设备是冷水机组,其能耗占总能耗的60%～70%

,其次是冷冻水泵和冷却水泵。由于设计余量及气候变化原因，绝大部分制冷机房都是在部分负荷或非设计工况下运行。AHRI对全国的研究表明,全国全年空调系统有99%的时间是部分负荷运行，一些典型城市大于50%负荷的运行时间只有33%

，建筑物配用的冷水机组在一个空调季中有98%的时间负荷率在70%以下

。随着我国节能要求的逐步提高，许多工厂基于综合能效考虑,逐渐将定频水泵改为变频水泵，并对控制进行优化，以弥补变频器改造的高费用。

本文根据某实际项目，对不同的最低冷却水回水温度冷水机组的节能率，及原定频冷却水泵、冷冻水泵改造后的逐时节能量进行了计算。

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1 项目概况

项目位于福建省厦门市，制冷机房总计9台定频离心冷水主机、9台定频冷冻水泵、9台定频冷却水泵和10台冷却水塔，冷水主机、冷冻水泵和冷却水泵均并联，具体性能参数见表1。基于节能需求，需将所有水泵改造成变频泵并优化冷水机组冷却水回水温度，使过渡季节能够提高冷水机组的能效。

2 历史数据分析

2.1 冷水机组负载率

图1为#1～#9冷水机组全年负载率分布图，从图中可看出负载率在80%左右，主机开机运行良好。

2.2 冷却水回水温度

表3为2019年全年#1～#9冷机逐月冷冻水供水温度平均值。冷冻水供水由运行人员根据季节、负荷手动调节，从表中可看出，冷冻水供水温度平均值最小为6.1，最大为9.2。

2.3 冷冻水供水温度

表2为2019年全年#1～#9冷机逐月冷却水回水温度平均值。从表中可看出，最低平均值也只低到27.1℃，仍偏高。降低该值可提升冷水机组能效，为此，需校核冷却塔换热性能及冷却水回水温度最低值。

冷水机组冷却水回水温度对能效影响很大，目前尚未明确冷却水回水温度的最低值，以下通过假定的最低值及2019年68 350 206 kWh基准能耗值来模拟冷机的节能率。

2.4 主机冷却水、冷冻水供回水温差

剃头铺子的生意也不忙，有时半天没人光顾。但门口廊亭里总是有人坐着，天冷时坐在有太阳的地方，天热时坐在阴凉的地方，说一些家长里短。村里来了什么人，走了什么人，发生了什么事，坐在廊亭里都能知道，都看得见。

根据我校教务处所提供的2017级学生录取数据库，对受试学生的个人情况进行分析，结果显示（表1）：学生分别来自河南、天津、新疆等全国16个省、市、自治区，其中河南学生最多，共3211人，占比83.4%，河北学生次之，占3.2%。这说明：河南是我校的主要生源地。

表5为2019年#1～#9冷机全年逐月冷却水供回水温差平均值。从表中可看出，冷却水供回水温差最小平均值为3.5，表明在部分工况、部分负荷下冷却水供回水温差值偏低。此外，所有水泵都是定频的，不能根据负荷变化调整频率使水泵工作在高效工作区。

图2展示了2019年#1～#9冷机全年冷却水供回水、冷冻水供回水温差的分布。从图中可看出，主机、冷冻水泵、冷却水泵一一对应开启，但#3、#6、#9开机时间短，不利于主机的均衡使用，影响寿命，故在控制中应保证所有主机开机时间是接近的。

表4为2019年#1～#9冷机全年逐月冷冻水供回水温差平均值。从表中可看出，冷冻水供回水温差平均值最小为3.9，表明在部分工况、部分负荷下冷冻水供回水温差值偏低。

3 节能量模拟计算

3.1 冷水机组节能量及节能率

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1)假定冷机冷却水回水温度最低值为18.33℃，计算得出冷水机组全年节能率为9.2%，见图3。

1.9 蚊龄对按蚊吸血影响 统计2、4、6、8、10、12、14、16、18日龄的饥饿按蚊在23℃环境中吸血7.8 min后的吸血率，并以吸血率和蚊龄为参数绘制按蚊吸血曲线。

2)假定冷机冷却水回水温度最低值为21℃，计算得出冷水机组全年节能率为7.8%，见图4。

3)假定冷机冷却水回水温度最低值为23℃，计算得出冷水机组全年节能率为6.4%，见图5。

4)假定冷机冷却水回水温度最低值能达到25℃，计算得出冷水机组全年节能率为4.6%，见图6。

3.2 水泵变频节能

水泵节能率为水泵节能量与冷水系统全年总电量的比值，表6以2019年冷水机组总用电量68 350 206 kWh为基准能耗，模拟计算得到变频改造后冷却水泵全年节能率为1.8%，冷冻水泵全年节能率为3.5%。

4 总结

本文对厦门某项目制冷机房数据进行了分析，结果表明，在部分负荷时冷却水温度偏高，最低值为27.1℃，冷机冷却水回水温度下降，节能潜力较大，为此，模拟计算了不同回水温度时冷机的节能量，结果表明，冷水机组冷却水回水温度最低为25℃时，全年节能率为4.6%；冷机冷却水回水温度最低为18.33℃时，全年节能率为9.2%。此外，还分析了冷冻水供回水温差，其最小平均值为3.9，存在部分工况、部分负荷下冷冻水供回水温差偏低；冷却水供回水温差最小平均值为3.5，存在少量部分工况、部分负荷下，冷却水供回水温差偏低。通过变频改造，计算得到冷却水泵全年节能率为1.8%，冷冻水泵全年节能率为3.5%。

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