湖南省电力公司超高压管理局中央空调节能控制及水泵变频方案.doc

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1、敬呈：湖南省电力公司超高压管理局 湖南省电力公司超高压管理局中央空调节能控制及水泵变频方案 长沙麦融高科有限公司2011年5月关于建设湖南省电力公司超高压管理局中央空调节能控制及水泵变频系统的报告为深入贯彻落实科学发展观和节约资源的基本国策，确保完成“十一五”节能降耗目标，做好“十二五”节能减排的工作准备，不断完善工作机制，着力推动国务院关于空调温度控制、节约能源相关政策的落实，并适应长沙建设两性社会综合配套改革试验区的形式需要，我司拟申请建设湖南省电力公司超高压管理局中央空调节能控制及分户计量系统。中华人民共和国节约能源法第三十七条规定，使用空调采暖、制冷的公共建筑应当实行室内温度控制制度；

2、中华人民共和国国务院令第531号公共机构节能条例第三十条公共机构应当严格执行国家有关空调室内温度控制的规定，改进空调运行管理;国务院办公厅关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知（国办发200742号）及建设部公共建筑室内温度控制管理办法(建科2008115号文件)明确提出规定，公共建筑夏季室内空调温度设置不得低于26，冬季室内空调温度设置不得高于20；要求建立和完善工作机制，依法行政，依法纠正和查处违反空调温度控制标准的行为，以确保空调限温节能政策不折不扣地得到贯彻落实；“十二五”规划将节能减排作为重要主题，“十二五”期间,国家除了鼓励发展环保产业之外,在节能减排方面更会加大力度。湖南省电

3、力公司超高压管理局办公楼、家属楼配置中央空调，为符合国家空调温度控制的要求，建设节约型社会的需要，需配置中央空调节能温度控制及空调系统水泵变频改造。根据本项目的实际情况，经过方案比较论证，推荐温度节能控制使用MJ-800F节能型中央空调温度控制器，空调系统水泵变频改造采用空调水系统水力平衡变频技术。通过对办公区空调按照国家要求锁定办公室空调控制器上的夏季空调温度设定下限值（国家规定不低于26）和冬季空调温度设定上限值（国家规定不高于20）、24小时时钟制多时段定时自动关机和无亮光自动关机节能功能。办公人员使用与设定受控于管理员的节能管理状态中。杜绝办公人员随意将设定温度调得过低和忘记关机等而造

4、成大量能量浪费，以达到中央空调末端设备的节能运行的控制。通过对水泵进行水力平衡变频改造，让水泵按照水系统平衡供水的需要变频运行，达到节能的目的。实施节能改造后，每年节约电量812155kWh，每年减少电费支出706575元人民币。按照现行标准折算，即每年可节约324.8吨标准煤，每年可减少CO2 排放730.9吨；SO2 排放8.9吨；N2O3排放2.4吨。该方案的实施符合我国节能减排的政策要求，是落实国家建设资源节约型社会要求的具体体现，也可以促使合理消费、拒绝浪费。合理设置空调温度，科学管理空调系统的运行，既能提供比较健康、舒适的室内环境，满足正常的工作、生活和学习需要，又能节约能源，保护

5、生态环境，是一件利国利民的好事。长沙麦融高科有限公司二零一一年五月目 录第一部分 项目介绍5一、项目简介及其背景51.1 项目简介51.2 政策背景51.3 技术背景6第二部分 产品介绍7一、MJ-800FD节能型中央空调温度控制器介绍71.1 MJ800FD节能型中央空调温度控制器节能理念71.2 MJ800节能型中央空调温度控制器节能率评估81.3 MJ800节能型中央空调温度控制器产品资质9二、CFP系列中央空调计费系统介绍92.1 CFP系列中央空调计费系统原理92.2 CFP系列中央空调计费系统结构102.3 CFP当量空调表介绍102.4 CRS485区域管理器介绍112.5 CJ

6、-3000计费主机112.6 CJ-Wxp计费管理软件112.7 CFP系列中央空调计费系统的优势11第三部分 方案介绍13一、系统配置一览表13二、方案设计整体介绍13三、本方案达到的功能14四、方案应用介绍154.1办公区空调节能管理154.2宿舍区计量管理164.3 物业管理中心17第四部分 方案投资及效益分析18一、方案报价18二、经济效益及社会效益分析192.1 能耗及投资情况分析192.2 经济效益分析202.3 管理效益分析21第一部分 项目介绍一、项目简介及其背景1.1 项目简介湖南省电力公司超高压管理局中央空调主机系统使用约克YKEEKP85CQF型制冷机组两台，制冷量为24

7、61kw/h台，输入功率425kw/h台；空调冷冻泵组为3台75kw，空调冷却泵组为3台75kw，空调冷冻、冷却水泵配置均为两用一备；空调冷却塔总输入功率约为30kw/h；采暖使用CWDZJ1.8-69/50型电锅炉一台，输入电功率为1.8mw/h；热水泵组采用30kw水泵3台。根据使用区域不同可分为办公楼和宿舍区，办公楼有空调末端盘管1200台；宿舍区共计有380户，其中362户每户有空调末端盘管5台，18户复式楼每户有8台空调末端盘管，宿舍区共计盘管为1954台。全年制冷时间约为5个月，采暖时间约为4个月。1.2 政策背景党中央、国务院大力提倡公共建筑严格执行空调温度控制标准，促进科学使用

8、空调，节约能源资源，减少温室气体排放，有效保护环境。中华人民共和国节约能源法第三十七条规定，使用空调采暖、制冷的公共建筑应当实行室内温度控制制度；中华人民共和国国务院令第531号公共机构节能条例第三十条公共机构应当严格执行国家有关空调室内温度控制的规定，改进空调运行管理;国务院办公厅关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知（国办发200742号）及建设部公共建筑室内温度控制管理办法(建科2008115号文件)明确提出规定，公共建筑夏季室内空调温度设置不得低于26，冬季室内空调温度设置不得高于20；要求建立和完善工作机制，依法行政，依法纠正和查处违反空调温度控制标准的行为，以确保空调限温节能政

9、策不折不扣地得到贯彻落实。如何合理、高效的实现中央空调的温度控制，实现按需使用能源、按量收费，达到节约能源、降低成本的目的，是这些多功能建筑必须考虑的问题。中央空调计费系统不仅限于分户计量、按量收费，更重要的是主动节能意识的培养，可以促使物业提高管理效率，降低成本；也可以促使用户合理消费、拒绝浪费。合理设置空调温度，科学管理空调系统的运行，既能提供比较健康、舒适的室内环境，满足正常的工作、生活和学习需要，又能节约能源，保护生态环境，是一件利国利民的好事。1.3 技术背景中央空调系统的设计通常按建筑物所在地的极端气候条件来计算其最大负荷，并由此确定空调末端设备（风机盘管）的负荷。然而，实际上运行

10、中只有极短时间出现最大冷负荷（或最大热负荷）的情况，绝大多数中央空调系统在大部分时间是在部分（低）负荷状态下运行。因此，合理设置空调温度，及时根据气候条件和室内负荷的变化来控制空调末端设备（风机盘管）的启停，既保证了室内的舒适又能节约能源。同时，我国公共建筑的空调管理比较粗放，中央空调系统较复杂，末端设备数量较多，分布散；人们的主动节能意识有待加强，空调温度设置不尽合理，以及无人时时忘记关机的情况时有发生，给空调节能管理带来不便。导致了空调系统能效不高，造成能源资源浪费，增加了环境压力，与建设资源节约型、环境友好型社会的目标不相适应。以往在一些单位宿舍区空调使用都没有分户计量，有的单位没有进行

11、任何形式的计量、计费，导致住户空调敞开用在完全不需要的情况下也开启空调；有的单位简单的按面积计算，导致有的住户出现了“反正交了钱更要多用亏公家不亏自己”的错误思想。因此，仅依靠人工手段和个人自觉对空调系统进行控制和管理，不能实现合理设置空调温度，在无人时关闭空调设备，不对能源进行计量“吃大锅饭”就会浪费大量能源。根据湖南省电力公司超高压管理局中央空调系统使用的特征制定节能改造方案，对办公区空调采用节能型空调温度控制器进行管理，达到科学管理，节能能源的目的。对宿舍区实行分户空调计量，达到用能评估，合理分配节能的目的。第二部分 产品介绍一、MJ-800FD节能型中央空调温度控制器介绍1.1 MJ8

12、00FD节能型中央空调温度控制器节能理念如上图：节能型中央空调控制器由房间空调控制器和手执编程控制器构成，应用于中央空调末端设备的节能运行控制。管理员通过手执编程控制器解密锁定房间空调控制器上的夏季空调温度设定下限值（国家规定不低于26）和冬季空调温度设定上限值（国家规定不高于20）、24小时时钟制多时段定时自动关机、睡眠运行和无亮光自动关机节能功能。用户使用与设定受控于管理员的节能管理状态中。杜绝用户随意将设定温度调得过低和忘记关机等而造成大量能量浪费。房间空调控制器还具有工作模式转换、温度设定、风速设定、RS-232通讯、现场远程开关机控制。房间空调控制器通过检测室内温度、光亮度及实时时钟

13、，并与设定值相比较，以调节电动阀或风机的状态，实现调节温度或关闭空调设备，使空调设备处于节能模式下运行。1.2 MJ800节能型中央空调温度控制器节能率评估1. 空调温度夏季每升高1或冬季降低1可节能10%，其计算方法如下：QT= QS +QLQS=1.23L（T1- T2） QL=3.0L（W1- W2）（夏季工况）式中：QT 总热量 QS 显热量 QL潜热量 T1空气最初干球温度 T2 空气最终干球温度W1空气最初含湿量 W2空气最终含湿量由上式可见：在QL不变的情况下，T1- T2（即T）与QT成正比，假设T1为定值， T2与QT反比，也就说明在夏季工况空气最终干球温度越低则总冷量越大。

14、2. 自动风量调节及睡眠功能可节能15%以上，其依据如下：根据风机盘管机组的风量与冷量的关系可以得到下表(中低速冷量修正表):型号FP-34FP-51FP-68FP-85FP-102FP-136FP-170FP-204FP-238中速0.830.850.850.840.830.850.850.860.87低速0.690.700.710.700.700.710.710.720.74由上表可见，中速风量时冷量约为高速时的0.85，低速风量时冷量约为高速时的0.7，这说明采用自动风量调节及睡眠功能可节能15%-30%。3. 24小时分时段关机或无光亮关机的节能功能是通过对机组的程序设置来实现节能管理

15、的。假设上班时间是八小时，即使使用者中午忘记关机，节能型中央空调控制器由于定时而自动关机，不会在无人的状态下浪费三小时的使用，致使空调末端节能率达到37.5%。综上所述，节能型中央空调控制器主要是通过管理者对温度的上下限、风量、定时开关机、无亮光关机等功能的设置，来实现空调末端设备的节能，从而使中央空调节能率达到更高的水平。1.3 MJ800节能型中央空调温度控制器产品资质u 2009年2月获长沙市节能办节能资金项目支持；u 2009年5月，获实用新型专利证书；u 2009年5月，经湖南湖大土木建筑工程检测有限公司检验合格；u 2009年6月经湖南省科技信息研究所科技查新。21二、 变频器工作

16、原理及技术规范31变频器原理介绍变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。低压变频器主要采用交直交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。通过变频器可以自由调节电机的速度。如图1为变频器内的控制电路框图。 图1 变频器内的控制电路框图 32变频器技术规范控制控制方法空间电压矢量控制方式频率设定分辩率数字 : 0.01 Hz (100 Hz以下), 0.1 Hz ( 100 Hz以上)模拟 : 0.05 Hz / 50 Hz, 输

17、出频率范围:0 300 Hz频率精度数字 : 最大输出频率的0.01 %模拟 : 最大输出频率的0.1 %V/F 比率线性, 平方根, 任意 V/F过载能力额定电流150 % -1 分钟, 额定电流200% - 0.5 秒。(特性与时间成反比)转矩补偿手动转矩补偿 (0 - 20 %), 自动转矩补偿运行输入信号运行方式键盘/ 端子 /RS485 通讯频率设定模拟 : 0 - 10V / 4 - 20 mA /, 子板的另外端口(0 - 10V/4 - 20 mA)数字 : 键盘/RS485 通讯启动信号正转,反转多段速度至多可以设定8个速度 (使用多功能端子)加减速时间0-6000秒，加减速

18、时间可切换加减速方式:线性, S型紧急停止中断变频器的输出寸动慢速运行自动运行通过设定的参数自动运行(7段速度)故障复位当保护功能处于有效状态时，可以自动复位故障状态。输出信号运行状态频率检测等级，过载报警，过电压，欠电压，变频器过热， 运行，停止，恒速，自动程序运行故障输出触点输出 交流250V 1A, 直流30V 1A模拟输出从输出频率，输出电流，输出电压，直流电压中选择(输出电压: 0 - 10V)运行功能直流制动，频率限制，跳频，滑差补偿，反转保护，PID 控制等保护功能变频器保护过电压，欠电压， 过电流， 保险丝断，接地故障， 变频器过热， 电机过热， 缺相，过载保护，外部故障1,2

19、， 通讯错误，速度指令丢失， 硬件故障， 选件错误等。变频器报警堵转防护，过载报警， 温度传感器故障。瞬间掉电小于15 毫秒：连续运行大于15 毫秒：允许自动重新启动显示键盘运行信息输出频率，输出电流，输出电压，设定频率，运行速度，直流电压错误信息当故障保护时的运行状态， 保存有3个故障历史信息。冷却方式强制风冷一、 变频器节能原理分析变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系： n =60 f（1-s）p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备

20、均属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Qn ，Hn2，Pn3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。如下图示为压力H-流量Q曲线特性图:风机、泵类在管路特性曲线R1工作时，工况点为A，其流量压力分别为Q1、H1，此时风机、泵类所需的功率正比于H1与Q1的乘积，即正比于AH1OQ1的面积。由于工艺要求需减小流量到Q2，实际上通过增加管网管阻，使风机、泵类的工作点移到R2上的B点，压力增大到H2，这时风机、泵类所需的功率正比于H2与Q2的乘积，即正比于BH2OQ2的面积。显然风机、泵类所需的功率增大了。这种调节方式控制虽然简单、但功率

21、消耗大，不利于节能，是以高运行成本换取简单控制方式。n1-代表电机在额定转速运行时的特性；n2-代表电机降速运行在n2转速时的特性；R1-代表风机、泵类管路阻力最小时的阻力特性；R2-代表风机、泵类管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。若采用变频调速，风机转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与 Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。对于风机、泵类设备采用变频调速后的节能效果，通常采用以下两种方式进行计算：若采用变频调速，风机转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量仍是Q2

22、，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与Q2 的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。第三部分 方案介绍一、系统配置一览表项目名称产品名称型号数量备注办公楼空调节能管理节能型空调温度控制器MJ-800FWN1200网络型通信控制器（带电源）MJ-800T1200与节能型空调温度控制器一对一通信HUB区域管理器HUB-0138每台HUB可下辖32台通信控制器水泵变频中心管理站现场服务器T1051管理电脑1管理软件V8.1.11计费软件CJ-Wxp1二、方案设计整体介绍根据贵方提供的中央空调设计资料、使用情况和技术要求，经过充分的分析比较，推荐选用MJ

23、-800FD节能型中央空调温度控制器及空调水力平衡变频系统，切实解决了本单位中央空调运行管理中的以下问题：1. 实现中央空调的温控、时控、光控和远控；2. 中央空调实时监测；3. 泵系统变频节能运行三、本方案达到的功能办公区：用户对空调室内制冷、采暖的温度设定只能在管理员锁定的夏季制冷温度下限值26和冬季采暖上限值20范围内进行，空调室内冷或热设定温度，每升高或降低1可节能10%以上。根据单位作息时间设置24小时时钟制3时段自动关机功能启用，空调系统可节能15%以上。当下班后忘记关空调时无量光自动关机功能启动，空调区域无亮光（表示无人）时空调系统自动关机节能。夜间可实行睡眠节能功能启用，空调系

24、统节能10%以上。风量自动运行模式，使空调设备在最佳状态下运行。实现远程办公区域空调使用管理，远程开、关空调。取得办公区域空调运行历史数据，使用状态记录，纠正不正确空调使用行为。变频器控制： (1)、采用变频器控制水泵的转速，降低了设备的故障率，节电效果显著；(2)、采用变频器控制水泵，实现了水泵的软启动，延长了设备的使用寿 命，避免了对电网的冲击； (3)、水泵将在低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境的影响；(4)、具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能； (5)、变频具有工/变频切换功能，能够保证生产的连续性。实践证明，变频改造具有显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式

25、。既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，并且还大大减少了设备维护、维修费用，另外当采用变频调速时，由于变频装置内的直流电抗器能很好的改善功率因数，也为电网节约容量。四、方案应用介绍4.1办公区空调节能管理将每台风机盘管开关更换为节能型空调温度控制器，并将该节能型空调温度控制器与具有远程通信功能的通信控制器连接起来。运用通信线与HUB将通信控制器的数据与主站的命令进行交换达到管理的目的。为便于系统管理，本系统采用组网集中监控，通过服务器可远控监控各风机盘管的运行状态，如机组设置温度、室内实时温度、电动二通阀开关状态、风机盘管的开关机状态和风速状态等参数，还可对违反国家空调温度设置的情况进行统计

26、，并远程进行设备的开关机。其系统拓普图如下：数据传输层Web应用层公共建筑空调温度在线监控系统拓扑图 4.2宿舍区计量管理 在空调水系统泵组（冷冻水泵、冷却水泵）安装变频器，在空调水系统末端管路安装水力感应器，通过末端管路水力的变化变频调节水泵的科学运行。达到水泵的节能运行。4.3 物业管理中心现场服务器、CJ-Wxp计费管理软件、麦融空调节能系统管理软件和计费电脑，该部分一般安装在物业管理中心机房或动力工程部门，通过不同的登录权限和登录密码，进入管理软件对整个系统进行管理， 24小时监测系统内所有表计的运行状态，并根据定时自动抄录和存贮系统内所有末端数据。第四部分 方案投资及效益分析一、方案

27、报价序号产品名称产品型号单位数量单价金额备注001节能型中央空调温度控制器MJ-800FWN台1200328.00393600.00麦融高科通信控制器MJ-800T台1200320.00384000.00麦融高科002HUB区域管理器HUB-01台381480.0056240.00麦融高科003当量空调表CFP-SK-Z5只3621400.00506800.00郑州春泉台现场服务器T105110000.0010000.00节能管理软件V8.1.119000.009000.00麦融高科011电脑方正台1/自备UPS不间断电源山特台/自备013网络线管槽米400015.0060000.00按实际用

28、量结算，可由甲方采购014设备合计大写：壹佰伍拾叁万叁仟肆佰肆拾元整1533440.00含网络线管槽015安装费、调试费大写：贰拾叁万零壹拾陆元整230016.00按安装设备的15%核算016总费用大写：壹佰柒拾陆万叁仟肆佰伍拾陆元整1763456.00二、经济效益及社会效益分析2.1 能耗及投资情况分析夏季工况：项目耗能指标约克制冷机850kw/h两台共计冷冻水泵150KW/h两用一备只计两台常用冷却水泵150KW/h两用一备只计两台常用冷却塔30KW/h空调末端47KW/h每台末端风机盘管平均按15w/台每小时耗能1227 Kwh实际系统开启比率0.65实际系统的所有机组并非完全按最大负荷

29、做功每年总耗能12270.6510150=1196325 Kwh全年智能时间约为5个月合150天，每天开10小时每年能耗费用11963250.87=1040803元电价按0.87元/Kwh冬季工况：项目耗能指标源牌电锅炉一台1.8mw/hCWDZJ1.8-69/50热水泵90KW/h三台合计空调末端47KW/h每台末端风机盘管平均按15w/台每小时耗能1937 Kwh实际系统开启比率0.65实际系统的所有机组并非完全按最大负荷做功每年总耗能19370.6510120=1510860Kwh全年智能时间约为4个月合120天，每天开10小时每年能耗费用15108600.87=1314448元电价按0

30、.87元/Kwh上表中全年按270天空调运行费用算为2355251元，平均按30%的节能率计算，共节约费用为：235525130%=706575元。2.2 经济效益分析1) 投资收益率分析：湖南省电力公司超高压管理局中央空调节能及计量改造投资为1763456元，按年节能706575元，年折现率10；期初投资按当时一次购买该产品的市场价1763456 元，根据净现值折现方法计算：NPV=1763456（1+0.1）=1603142元投资收益= 7065751603142100%=49.6%从计算结果可以看出，按1年计算的投资收益率高达44%，该系统运行按1015年计算，可获得更大的经济收益，属于

31、投资收益很高的项目。2) 社会效益分析改造前年耗电量约为2707185kWh，电费约2355251元；实施节能改造后，每年节约电量812155kWh，每年减少电费支出706575元人民币。按照现行标准折算，即每年可节约324.8吨标准煤，每年可减少CO2 排放730.9吨；SO2 排放8.9吨；N2O3排放2.4吨。n 是贯彻落实国务院531号令公共机构节能条例和关于空调温度控制相关政策的有力手段；n 有利于从根本上解决空调能耗高的问题，可促进全民节能意识的进一步提高，营造节约资源、保护环境的社会氛围；n 符合国家建设部民用建筑节能管理规定“能源计量，按量收费”的规定；n 符合市场经济规则下能

32、量商品化原则；n 符合市场经济规则下通过经济杠杆调节作用培养用户主动节能的习惯；n 通过用户主动节约能源，实现全社的能源节约化；n 自动抄表系统能够避免抄、核、收环节中人为造成的人情抄、关系抄和抄表差错等一系列因素，减轻用户的负担；n 自动清单查询完全避免用户对抄表数据的疑虑。2.3 管理效益分析n 按需使用，相当一部分用户将无用负荷关闭，即使在空调使用高峰时，主机运行也能在其负荷能力的80%左右，起到良好的空调效果n 空调运行稳定，用户满意度提高n 能源浪费减少，运行费用降低n 主机运行时间减少，设备使用寿命延长n 自动抄表系统能够提高抄表质量，避免估抄、漏抄和错抄n 缩短抄表周期，避免因工作量大而导致的“双月抄表”现象n 自动抄表系统可实现“同步抄表”。即总表和分表同时抄录，有利于成本计算n 实时监控可实时发现用户异常的情况，遏止窃能现象n 所有历史抄表数据任意备份，可以快速核查，避免了繁重的抄表档案长沙麦融高科有限公司2010年11月