自然冷卻節能改造方案2018-6目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、項目現狀 一、項目現狀大連****項目某車間現有螺桿機冷水機組（單臺冷量1895Kw）全年為車間提供7℃的冷水供冷，其中螺桿機為頓漢布什WCFX-E81TR螺桿式水冷冷水機組，標準工況制冷量1895kw，額定工況輸入功率325.7Kw。整個制冷系統采用手動控制。冷水機組為手動啟動，根據機組的出水溫度自動開關機、自動進行加減載控制。冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔均為手動開停，且全部為工頻運行。二、存在問題現系統存在以下的問題：一、制冷機組冬季或過渡季節全部需要運行，能源浪費嚴重，運行費用高。環境溫度較低時，可以采用自然冷卻，不開或少開制冷機。二、由于過渡季節和冬季冷卻水溫度太低，機組會出現回油困難，機組經常出現故障停機，容易損壞壓縮機，且制冷機效率較低。。三、手動操作，人工成本高，操作維護工作量大，且設備和系統運行穩定性差，故障率高且溫度控制精度不穩定，嚴重影響生產的產品質量。四、冷卻水泵、冷卻塔沒有變頻節能控制，水和電浪費嚴重。若冷凍水系統可以變流量運行，可將其水泵改為變頻節能控制，具有更大的節能空間。三、改造分析及方案由于大連在冬季或過渡季節環境溫度較低，具備不開制冷機滿足制冷需求，現建議冬季（或過渡季節）充分利用自然冷卻方式，不開制冷機或減少制冷機組負荷，以降低運行費用，同時增加合理的變頻節能控制手段，實現最佳的整體系統節能，保證系統安全、穩定運行。由于該車間需全年24h不間斷制冷，根據現場實際使用條件和天氣情況分析，貴公司該車間在冬季有較大節能空間。項目所在地大連氣象資料統計結果如下所示：2016年11月-12月氣溫2017年1月-3月氣溫根據以上大連歷史天氣數據分析，大連室外日平均氣溫低于10℃的時間在五個月左右，約144天，在氣溫較低期間，可以通過冷卻塔設備利用自然冷卻方式直接為車間提供7℃冷水進行降溫，縮短制冷機組壓縮機的運行時間，降低能耗節省運行費用。根據室外環境溫度可采用以下三種運行模式：（1）當室外溫度低于T1時，不需開啟制冷機組，全部通過冷卻塔直接給提供車間所需冷凍水；（2）當室外溫度在T1～T2之間時，可以通過制冷機組+冷卻塔聯合制冷，優先使用冷卻塔，最大程度利用自然冷卻，制冷機組作為補充，減少制冷機組的功耗；（3）當室外溫度高于T2時，仍通過制冷機組制冷提供系統所需冷凍水；同時根據系統實際負荷需求和制冷機組的運行參數，變頻控制冷卻水泵和冷卻塔風機等，實現系統的最佳節能。根據項目的實際情況及業主需求，具體開式冷卻塔+板式換熱機組改造節能方案如下：1.系統原理流程圖在原有系統上增加一套低溫防凍型開式冷卻塔+一套板式換熱機組，并增加相關的自控系統，流程詳見下圖。2.自控點表系統/設備名稱數量內容AIAODIDOCOM冷水機組1啟停控制1冷凍水泵1啟停控制1運行狀態1故障報警1手自動狀態1冷卻水泵1頻率控制及反饋11運行狀態1故障報警1手自動狀態1電動兩通開關閥6開關控制6位置反饋6電動三通調節閥1調節控制1位置反饋1溫度、壓力檢測6冷凍水側進出水溫度2冷卻塔出水溫度2室外溫濕度檢測1冷凍水供回水壓力檢測1冷卻塔1頻率控制及反饋11運行狀態1故障報警1手自動狀態1合計9315713.運行控制策略該方案三種運行模式具體如下：（1）制冷機組單獨制冷：室外溫度超高時，冷卻塔出水溫度T2>9℃,冷凍水側閥VK1、VK4開，VK2、VK3關，冷卻水側三通閥VC1水平全開（垂直全關），VK5關，VK6開，冷卻塔根據溫度T2變頻運行，冷卻水泵根據制冷機組負載變化，自動的變頻節能運行；（2）冷卻塔單獨制冷：室外溫度較低時，冷卻塔出水溫度T2<5℃，冷凍水側閥VK1、VK4關，VK2、VK3開，冷卻水側三通閥VC1垂直全開（水平全關），VK6關，VK5開，冷卻塔根據溫度T2=5℃目標自動變頻節能運行，冷卻水泵根據車間負荷變化自動變頻節能運行；（3）制冷機組、冷卻塔聯合制冷：室外溫度較高時，冷卻塔出水溫度5℃<T2<9℃,冷凍水側閥VK1、VK3關，VK2、VK4開，冷卻水側三通閥VC1根據冷水機組運行參數（吸排氣壓差）自動調節，V3關，VK6關，VK5開，冷卻塔及冷卻水泵滿頻（或工頻）運行，冷水機組根據出水溫度自動控制開停；不同的工作模式為全自動切換，運行過程不需要人工干預，尤其適合晝夜溫差較大時模式的自動切換，實現最佳節能。4.冬季防凍說明當冬季室外環境溫度低于0℃，冷卻塔出水溫度較低時，最需要解決的問題就是冬季防凍，頓漢布什結合多年的系統集成經驗及冷卻塔制造經驗等采取有效措施杜絕結冰現象發生。此方案總防凍主要考慮以下幾點措施：（1）水系統防凍正常運行時，由于系統有較大熱負荷，板式換熱器、冷卻塔、水泵形成一個閉合循環回路，在這種情況下，只要冬季水泵不停，水系統就不會出現水結冰的現象。冬季嚴寒季節時，若因保養、檢修或是其它原因制冷系統需要長時間停止運行時，需要及時進行排水防凍處理，防止結冰凍壞管路和設備。（2）冷卻塔防凍采用特殊冷卻塔結構，完全避免了橫流塔填料側邊緣與空氣大面積接觸導致水流速慢、風速快、形成的嚴重掛冰現象，同時減少了回流。獨有防結冰進風格柵，徹底解決了冬季進風窗冬季掛冰問題，保證了進風窗的順暢通風；防濺水：塔體在運行過程中，冷卻水冷卻過程中會產生水飛濺，水槽布置了濺水毯，可防止水飛濺過程中產生掛冰現象，同時在進風格柵內置擋水板，也可防止水外濺；風機：風機根據冷卻塔出水溫度智能變頻，嚴格控制出水溫度，并對風機風筒進行保溫隔熱處理，防止風筒內結冰。5.群控系統自控系統采用基于頓漢布什DB-vision平臺的Freecooling節能控制模塊，制冷機組控制系統升級，增加了CWC冷卻水控制單元，實現制冷機組為自動開停、自動增減載控制，冷凍水泵按一次變流量系統變頻控制，冷卻水根據機組的運行需求自動控制流量，冷卻塔為自動變頻控制。6.方案優勢（1）全自動控制；冬季和過渡季節不需要人工參與模式切換，自動控制制冷機組、換熱機組、冷卻塔等，保證冷水溫度控制精度，實現最佳節能運行。（2）穩定可靠：換熱機組模塊系統集成，控制軟件先進穩定，節能改造容易實施。加載的制冷機組控制軟件，在超低溫冷卻水時，制冷機組也能夠穩定運行。（3）運行費用低：節能效果顯著，在冬季和過渡季節，可節省運行費用超過60%，采用自然冷卻方式的運行時間長，改造投入回收期短。（4）防凍優化設計：系統和設備都增加防凍保護措施，保證系統在極寒天氣能夠正常運行。（5）冷卻水與冷凍水系統之間加板換分開，避免了冷卻水對冷凍水的交叉污染（6）制冷機組最優控制：減少制冷機組的運行時間和負荷率，充分利用了多機頭制冷機組部分負荷運行時高效的特性，制冷機組運行更穩定，實現制冷機組最佳節能。四、投資回收期估算1.初投資主要設備材料序號設備名稱參數單位數量單價總價1冷卻塔排熱量：2200kw,450m3/h臺12電動開關閥DN250，開關量個63電動調節閥三通，模擬量個14冷卻水泵水流量：380m3/h，揚程：28m，變頻電機37kw臺15板式換熱器換熱面積150㎡，水流量330m3/h，換熱量：1900kw，一次側進出水溫：4-9度，二次側進出水溫度：6-11度臺16自控系統含變頻柜、PLC+10.4'觸摸屏free-cooling節能控制系統，制冷機組控制軟件升級，增加冷卻水控制單元，項17安裝輔材及施工費項18調試費項1合計工程總造價2.運行費用計算大連地區可按照相對濕度60%估算，當環境干球溫度低于10℃（濕球溫度為6.5℃）時，冷卻塔可提供溫度10℃以下的冷卻水，此時采用冷卻塔+制冷機組聯合制冷；當環境干球溫度低于6℃（濕球溫度3.0℃）時，冷卻塔可提供溫度7℃以下的冷卻水，此時完全采用冷卻塔自然冷卻；為方便估算，以日平均溫度作為計算依據，當室外平均溫度低于7℃時，采用完全自然冷卻方式，天數為111天；環境平均氣溫在6～10℃，可采用50%自然冷卻+50%制冷機制冷，天數為33天；環境溫度高于10℃時，按完全制冷機制冷，按照節能改造后系統與原系統運行費用相同，不進行計算比較。電費按照0.8元/kwh。為簡化計算，只對采用自然冷卻時的主要設備的運行費用進行計算。原系統：運行時間：（111+33）x24=3456h運行功率：230Kw+37Kw+11Kw+10Kw=288Kw運行費用：288Kwx3456hx0.8元/Kw.h=796262元改造后系統：（1）室外平均溫度低于6℃，完全自然冷卻時：運行時間：111x24=2664h運行功率：37Kwx0.8+15Kwx0.8+10Kw=52Kw運行費用：52Kwx2664hx0.8元/Kw.h=110822元（2）環境平均氣溫在6～10℃，自然冷卻+制冷機組聯合制冷時（按各形式各負擔50%負荷考慮）：運行時間：33x24=792h運行功率：325Kw/2+37Kw+15Kw+10Kw=225Kw運行費用：225Kwx792hx0.8元/Kw.h=142560元c、合計運行費用：110822+142560=253382元結論：每年節省運行費用為：796262-253382=542880元，冬季和過渡季節的節能率為68%左右！！！3.投資回收期以大連為例，按照提供7度冷水估算，投入回收期約為0.9~1.5年。如提供冷水溫度提高，利用自然冷卻時間加長，投入回收更短，節能率也進一步提高。本方案以大連地區為例，用于其它地區，可根據負荷情況、溫度要求、氣溫條件等參數重新估算。五、DB優勢產品介紹1.低溫防凍型開式冷卻塔技術特點：頓漢布什裝配式冷卻塔在設計上追求環保新概念，充分采用新技術的開發，全面改造冷卻塔內部各部件的形式和材質，使產品高性能化，冷卻效果最大、漂水量小、噪音低、外護板強度大、易組裝、易保養、使本系列產品能夠適用于各種高要求的場所。金屬外殼使強度更高，更美觀耐用，設計使用壽命12年以上。組合式模塊化設計，使工程設計與使用單位選擇更加靈活實用，交貨更加快捷，安裝單位組裝更加方便；且在實際使用當中，用戶可以安裝自動控制的電機及管道和水泵電磁閥，根據制冷機組熱源量增減而自動開閉冷卻塔組合中的某個或多個塔體；并可結合變頻工控系統和遠程工控系統，對冷卻塔更加合理節能使用，達到更加節省能源，減少排放的目的。嚴寒、寒冷地區低溫專用型我公司開發的鋼制開式冷卻塔，在防結冰技術上獲得重大突破，解決了嚴寒地區進風窗和塔體周邊結冰的難題，冷卻塔進風處通體不結冰。2.高效節能板式換熱機組高效智能板式換熱機組是集熱交換系統和熱工控制、熱工調節、熱計量等系統一體的全自動智能化的高效節能產品，根據工況需求由中央控制器實現對一二次水側的智能控制，最終實現供冷量與實際負荷的平衡。該機組由板式換熱器、循環水泵、補水泵、過濾器、管道閥門、儀表及變頻控制系統等組成（可根據實際需要自由裝配），根據用戶需要可加配電子除垢儀和全自動編程系統，本機組具有傳熱效率高，阻力小、結構緊湊、運行可靠、操作簡便直觀、模塊化結構、安裝方便等優點。六、自然冷卻應用案例華為廊坊數據中心采用自然冷卻方案，與常規單獨采用制冷機組制冷方式相比，全年運行可節能30%以上。群控采用T3標準，達到最高的穩定可靠安全等級。其它：植入上層有優化系統，業內首例對接神經網絡算法大大降低PUE值（PUE1.2以下）冗余系統故障安全等級達到99.98%故障診斷，模塊熱插拔，減少維修時間雙點控解決方案在線無擾動檢修方案大量去工