某分布式能源站电制冷冷却系统运行方式调整策略实践

某分布式能源站电制冷冷却系统运行方式调整策略实践

张蓓

北京燃气能源发展有限公司 北京 100101

摘要：为了实现电制冷系统节能运行，针对运行过程中存在的问题逐项跟踪，了解运行策略中存在不合理的方式方法，以北京某办公区域供能能源站电制冷为研究对象，根据制冷机逆卡诺循环工作原理可知，降低热源（即环境介质）的温度和提高冷源（即被冷却物体）的温度都可以提高制冷设备的制冷系数，即降低冷却水温度和提高冷冻水温度都可以实现提高电制冷设备效率，由于用户对冷冻水温度有协议要求，因此本次研究主要针对电制冷冷却水温度进行调节以此来实现电制冷节能目标。

关键词：电制冷；冷却塔系统；运行方式；电制冷节能

1. 引言

冷却水是制冷系统的重要一部分，其耗电量占到整个系统的30-40%，降低其耗电量有重要的意义。而且冷却系统冷却效果对制冷系统的耗电量也有重要影响，同样的天气状况下，冷却水温度越低，系统能效越低，耗电量越少。

制冷系统设计时都是按系统最大负荷设计也就是全部用户入住且天气最炎热设计的，但该项目现在入住率不高加之平时室外气温都比设计温度低，实际负荷率较低，导致了系统冷却水系统能耗较高。

2. 项目背景

某办公区域供能能源站位于北京海淀区中关村科技园区内，供冷面积18万平米。该项目采用燃气冷、热、电三联供方式为其供能，其中设置3台单台供冷量为4571kW的电制冷机组，同时设置了3台冷却水泵、3台冷却塔，串联母管制安装，设计意图为启动一台制冷机对应一台冷却水泵、一台冷却塔，也就是说一台制冷机运行时至少有两台冷却塔是闲置的。为了降低冷却系统的温度，提高主机效率，开展相关冷却系统运营模式调整工作。

3. 调整技术方案

要想降低冷却水系统温度同时增加冷却效果，一般方案有：

3.1、降低冷却水流量减少、从而降低冷却水泵耗电量；

3.2、减少冷却塔风扇转速；

3.3、冷却塔及冷却水泵同时调整；

3.4、提高冷却水的布水均匀性；

3.5、清理冷却填料的清洁程度。

研究小组人员先对冷却水的布水均匀性及填料进行检查与清理，确保布水均匀，填料完整密实。然后对对系统进行详细分析，由于该项目现场设置了3台冷却水泵、3台冷却塔，设计是每台制冷机启动一台冷却水泵、一台冷却塔，由于项目运行实际情况不需要全部机组运行，目前电制冷主要运行模式为1用2备，也就是说有2台冷却塔是闲置的。而且项目冷却系统运行模式主要是制冷机组与冷却塔一一对应运行，冷却塔风机在较高转速运行，如果启用闲置，将运行的冷却水分配到闲置的冷却塔上，每台冷却塔流量都可以降低，阻力减少，降低水泵扬程，从而使冷却水泵耗电量下降；冷却效果提高后，可以降低冷却水量，可以使冷却水泵耗电量进一步下降。另外每台塔的冷却水流量降低，冷却效果变的更好，冷却风扇的转速也可以相应降低。通过理论分析风机的电功率与其转速的3次方成正比，转速降低1/2，功率会降低为原来的1/8，耗电量会迅速下降。

通过理论推算，确定调整策略，改变冷却塔运行模式，由启动一台电制冷机组先运行2台闲置冷却塔全部运行

4. 调整前后效果分析

确定调整方案后，研究小组人员对该项目冷却水泵调整前的数据进行统计汇总（7月14日-8月10日），按照上述技术方案进行了冷却塔运行策略调整，由原来的开启一台制冷机对应一台冷却塔更给为开启一台冷却塔对应两台冷却塔，并对调整后的数据进行的统计汇总（8月14日-9月10）。统计结果如下图

调整前冷却水泵耗电量

调整后冷却水泵耗电量

通过对调整前后的数据分析，冷却水泵的耗电量由之前的日均2363kWh降低到1610kWh，降低了753 kWh，冷却水塔的耗电量由日均713kWh降低到256kWh，降低了457kWh，冷却效果反而比原来更好，实际效果超出预期。根据统计仅该项目日均节约1200kWh，按电价1.1元/kWh计算，日均节约1320元。供冷季按照120天计算，每年可节约15.84万元，效果良好。

5. 结论

此项电制冷冷却塔节能运行模式可以用在由于种种条件导致达产率达不到设计要求，同时有闲置冷却设备的情况。

对于单母管制的电制冷设备，如果符合上述条件，可进行简要改造实现母管制来实现多余闲置冷却塔的运行目的。