浅谈电制冷机组优化运行在节能降耗方面的可行性

浅谈电制冷机组优化运行在节能降耗方面的可行性

贺海毅

宁夏机场有限公司 宁夏 银川 750000

摘要：按照世界能源委员会1979年提出的定义:采取技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施，来提高能源资源的利用效率。节能就是应用 技术上现实可靠、经济上可行合理、环境和社会都可以接受的方法，有效地利用能源，提高用能设备或工艺的能量利用效率。本文主要研究的内容就是针对宁夏银川河东国际机场电制冷机组在运行期间的节能措施进行了相关探讨，阐述了在生产服务保障的同时，注重节能降耗的充分显现。通过运行时的数据积累，进一步对数据进行分析，得出结论，优化机组运行实现节能降耗。在使用运行设备期间学会科学合理使用设备，因为它将直接影响着制冷机的节能型和经济型。

关键词：电制冷机组；系统改造；优化运行；蓄冷技术

一、背景

3#制冷站做为银川河东国际机场三期配套工程，该项目于2017年6月投运至今，主要承担T3航站楼及交通枢纽等区域夏季制冷保障工作（供冷面积82000㎡）。主要配套设备为离心式冷水机组3台，机组额定制冷量3516KW，单台机组功率为650KW/H。三台机组实行为两用一备，两台机组可满足T3航站楼制冷需求。2018年交通枢纽项目落成（20000㎡），3#制冷站增配YORK离心式冷水机组1台，机组额定制冷量3516KW。制冷机组自2017年运行至今，制冷站的年用电量逐年呈明显的下降趋势：（如：下图）

2017年总用电量为137.2万度；

2018年总用电量为106.8万度，节约30.4万度电；

2019年，在增加了综合交通枢纽近2万㎡的制冷面积的情况下，仍然节约用电11.9万度，连续两个制冷季累积节约电费共约24万元。

影响制冷机能耗的四个主要因素：

1.旅客吞吐量

2.室外天气

3.供冷面积

4.机组运行效率

1.2.3.三个因素是决定制冷量的客观因素，唯一可受我们控制就是提高机组的运行效率，以实现节能降耗。

因素1.旅客吞吐量的增大。随着河东国际机场于2019年年底旅客吞吐量破千万，已成功跻身千万量级机场，河东国际机场旅客以每年17%的速率呈明显上涨的递增趋势。（如：下图）

因素2.室外天气因素，通过室外最高温度和平均温度，可以看出2018年较2017年温度整体偏高0.9℃，尽管如此，我们仍然实现节电30万度。（如：下图）

2019年较2018年室外整体温度虽然偏低0.8℃，但是供冷面积却增加了交通枢纽近2万㎡，用电量依然节约11.9万度。

二、电制冷机组冷却水系统改造项目的节能性与经济性

3号制冷站改造前冷却水系统现状

1.冷却塔采用无风机冷却塔。冷却水系统管径较小，阻力较大，影响系统循环。

宁夏河东机场3#制冷站一共安装有4台无风机冷却塔，因设计之初未考虑使用风机，且冷却水系统管径较小，总的水容量不能够满足机组循环用水。利用自然循环得以给冷却水进行降温，相比与带有风机冷却塔劣势较为突出，是导致冷却水供水温度偏高（35℃-40℃），供回水温差偏大（5℃-10℃）的因素之一。

2.是冷却塔高度不够，导致管道容易集气，不能有效排除，容易产生气堵；

设计之初存在忽略点位，一根管径DN300的冷却水主回水管道高于冷却塔水平面，从而导致每次制冷机停机后，高于冷却塔水平面管道内的存水从冷却塔溢出，致使空气进入管道，且不能有效排出，产生严重气堵。再者，冷却塔高度不够，

离地只有1米，因采用自然冷却方式，没有一定的高度，则会大大减弱风冷效果。

热量公式：Q＝Cp△t×q

Cp：水的比热容（常数，不变量）

△t：增大

q：减小

1.系统改造

(1)将冷却塔整体抬高，将原来高于冷却塔的管道降低。这样，既避免了管道内的水溢出，又可以有效排出系统内的空气，消除了气堵现象，大大提高了冷却水的流量。

(2)将原有管径为DN300的管道更换为DN400，降低管道内流速，减少系统阻力。通过计算，得知系统水容量由之前的65m³，增大至现在的114m³，这样就大大提高了系统的水流量。

改造后，2018年冷却水供水温度基本控制在了35℃以内；供回水温差也控制在了5℃以内的范围，并且波动范围很小。（如：下图）

(3)

2.优化运行

2019年，我们在2018年改造的基础上，更加意识到降低冷却水温度对机组高效率运行的意义。降低冷却水温度就成了我们追求的目标。

我们就想，在室外气温低的情况下，冷却塔的运行效果会不会更好？

于是我们就提前了制冷设备的开机时间，利用每天早晨室外温度低的时段，开启两台机组，将系统内1000多m³的冷冻水温度提前降至最低，室外温度升高后，再运行单台机组维持冷冻水温度。

果然，我们取得了不错的效果。（如：下图）

图表显现出的效果不是特变突出，但是请不要忘记，2019年是在增加了交通枢纽，供冷面积增加了近2万㎡，我们的机组总运行时间却比2018年减少了131小时，平均每日缩短运行时间约1.5小时，日节约电量1290度。通过优化运行制冷机组，我们的节电效果是起到了作用的。这也就是说我们找到了机组可以高效率运行的时间段。我们也通过理论计算，得出了2019年节约电量的理论值11.73万度，与实际节约电量11.87万度电十分接近。

这说明在室外温度低的情况下机组运行是高效的。

3.蓄冷技术

通过优化机组运行时间进一步实现了节能降耗，这说明在室外温度低的情况下机组运行是高效的。（夜间是室外温度最低时段）

可惜我们在这个时段不用冷，怎么办？

所以目前很多机场和大型区域供冷项目都采用了一项技术——蓄冷技术。

这是一张宁夏电网峰谷电价的时间表，不同时段，用电的价格不同，一共有峰、平、谷三种电价。可以很直观的看出峰时电价是谷时电价的2倍还多。（如：上图）

这是我绘制的一个24小时时间轴，峰平谷电价分别用对应的红色、橙色和绿色标识了出来。

紫色框内是现阶段制冷机组运行时间段，早上7：00到夜间21:30，可以很清楚的看出，制冷机组的运行全部在峰时段和平时段，完美的避过了谷电价时段。

我们不得不花这两倍的价钱去高消费用电。

这同样为我们后续制冷改扩建以及不久的T4建设提供了一个不错的方向指引——蓄冷技术。

蓄冷是很成熟的技术，在虹桥机场、石家庄机场均有成功案例，包括咸阳机场目前在也采用了冰蓄冷技术。

如果我们能实现蓄冷，在谷电价时段制冷的话，整个制冷季用电200万度，每年可节约电费达17万余元，

这还不包括夜晚室外温度低，机组运行效率提高，直接节约用电带来的效益，预计也在10万左右。

这样下来，每年的制冷费用将减少将近30万，节约比重超过47%。

结论

节能降耗是企业的生存之本，树立一种“点点滴滴降成本，分分秒秒增效益”的节能意识，以最好的管理，来实现节能效益的最大化。节能对企业降低成本、提高效益、增强竞争力具有决定性的作用，节能是和谐社会与生态文明建设的重要手段。每一名员工都从自身做起，以不断增强资源忧患意识、节约意识和环保意识，从而提高企业能源的使用效率，节能降耗。树立一种“点点滴滴降成本，分分秒秒增效益”的节能意识，以最好的管理，来实现节能效益的最大化。

制冷站

参考文献

[1]田志刚.常规电制冷机组改造项目的节能性与经济性分析[J].科技展望,2017,27(5):240.

[2]高俊方1,王义斌1,许志杰1, 等.PLC在离心式制冷机组电气控制系统改造中的运用探讨[J].华东科技（综合）,2018,000(002):P.296-296.