冷凍水系統(tǒng)管網(wǎng)連通案例分析

石建云 王國棟 董圣培

（樂金化學（南京）信息電子材料有限公司，江蘇南京210046）

0 引言

在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，空調(diào)水系統(tǒng)的能耗主要包括冷水機組能耗和水泵功耗兩個方面[1]，冷水機組的運行臺數(shù)會影響到企業(yè)的電力使用成本。在確保生產(chǎn)正常運行的同時，需加強設(shè)備維護保養(yǎng)并降低電力成本，在國家提倡節(jié)能減排及企業(yè)能源節(jié)儉的要求下，從系統(tǒng)運行和設(shè)備等方面進行節(jié)能改造，使冷凍水系統(tǒng)的運行更合理優(yōu)化，以達到節(jié)能降耗的目的[2]。下面筆者對我公司的部分冷凍水系統(tǒng)進行分析。

1 運行現(xiàn)況

樂金化學（南京）的第四工廠有3臺離心冷凍機，容量為800 RT，總?cè)萘繛? 400 RT。第五工廠有4臺離心冷凍機，容量為1 200 RT，總?cè)萘繛? 800 RT。冷凍水系統(tǒng)的形式為一次冷凍水泵系統(tǒng)，連接方式為水泵與冷凍主機通過分集水器連接[3]。使用范圍均為AHU系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)、激光室和真空干燥機，其中激光室和真空干燥機的負荷是固定的，AHU系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)的負荷隨外界溫度變化而變化，冬季負荷最小，夏季高溫高濕季節(jié)負荷最大，表1是2016年的負荷變化表。

表1 冷凍系統(tǒng)實際運行負荷統(tǒng)計表

2 運行的問題點

2.1 單位冷量功耗差異

四廠的冷凍機制冷量為800 RT，總功率為760 kW（總功率為壓縮機功率、冷凍水泵功率、冷卻水泵功率、冷卻塔風扇功率之和），單位冷量功耗為0.95 kW/RT。五廠的冷凍機制冷量為1 200 RT，總功率為1 057 kW，單位冷量功耗為0.88 kW/RT，如表2所示。

表2 冷凍系統(tǒng)單位冷量功耗表

四廠與五廠相比，單位冷量功耗比五廠多0.07 kW/RT，也就是說，同樣輸出800 RT冷量，以1個月的時間為例，四廠比五廠的冷凍機組多浪費的電量為0.07 kW/RT×24 h×30 d×800 RT/臺=40 320 kW·h/臺。

2.2 能源浪費

由表2可看出，五廠的冷凍機組單耗相對四廠節(jié)約了0.07kW/RT。那么再根據(jù)表1分析，在1、3、4、8、9這五個月中若使用五廠冷凍機組的剩余負荷來代替四廠的部分運行負荷時，便可以有效節(jié)約四廠的實際運行臺數(shù)，每月均可節(jié)約1臺800 RT的冷凍機，原運行臺數(shù)為1、2、2、2、2，共9臺，如果利用五廠的剩余負荷，則每月運行臺數(shù)可為0、1、1、1、1，共4臺，可節(jié)約5臺。月能源浪費為：（165×0.77+45）kW×24 h×30 d=123 876 kW·h/臺，其中0.77為水泵變頻負荷系數(shù)。年能源浪費合計為：（40 320+123 876）×5=820 980 kW·h。

3 連通方案及投資費用分析

3.1 連通方案

（1）管網(wǎng)連通：從四廠、五廠的集水器和分水器的預留口上分別進行管道連通，根據(jù)五廠的剩余負荷，計劃從五廠向四廠輸送冷量497～955 RT（進回水：7/12℃）。選用DN300的鍍鋅管道，當輸送冷量為最大值960 RT時，DN300管徑內(nèi)的流速為2.2 m/s，滿足冷凍水閉式系統(tǒng)中管道的流速值（一般閉式系統(tǒng)中管內(nèi)水流速的推薦值為當管徑≥250 mm時，壓出管的流速為2.0～2.5 m/s[4]）。

（2）流量平衡：冷凍系統(tǒng)連通的目的主要是從五廠往四廠輸送冷量，為防止冷量輸送過大影響五廠的使用量，也為防止冷量從四廠輸送至五廠，造成四廠冷凍機跳機現(xiàn)象發(fā)生，需在分水器五廠送往四廠的管道上增加平衡閥，當空調(diào)負荷隨外界溫度變化時，送往四廠的流量仍然可以和設(shè)計值相一致，故選用自動流量平衡閥400X-16Q-DN300，可以根據(jù)負荷調(diào)節(jié)變頻控制[5]，確保單向、定量輸送至四廠。冷凍系統(tǒng)管網(wǎng)連通示意圖如圖1所示。

圖1 冷凍系統(tǒng)管網(wǎng)連通示意圖

（3）水泵揚程：水泵在閉式系統(tǒng)中工作時，水泵的揚程只需克服管系（包含管路、管配件、設(shè)備）[4]的阻力就足夠了。原管網(wǎng)總阻力為37 mAq，管道連通長度在90 m范圍內(nèi)，管道和流量控制閥新增的阻力為6 mAq，管網(wǎng)連通后的總阻力為43 mAq，在冷凍水泵的45 m揚程范圍內(nèi)。

3.2 投資費用

投資費用主要包括流量控制閥、水泵、鍍鋅管材、彎頭、安裝費等，共計37.5萬元。

4 結(jié)語

四廠與五廠冷凍機組的單耗差異在0.07 kW/RT，利用機組間單耗的差異及分析四廠、五廠的運行負荷和剩余負荷，將四廠、五廠冷凍水管道連通后，從2017年7月起五廠冷凍機組的剩余負荷在8、9月及2018年的1、3、4月代替了四廠的部分運行負荷，全年冷凍機組的運行臺數(shù)減少了5臺，不僅節(jié)約了820 980 kW·h電量成本，設(shè)備的維護費用還相應減少了。