廣州聯(lián)通天河工業(yè)園機房潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置測試報告

1、廣州聯(lián)通天河工業(yè)園數(shù)據(jù)機房風(fēng)冷式空調(diào)潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置測試報告中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司廣州市分公司2011年9月20日目 錄一、工程項目簡介1二、節(jié)能裝置及施工過程介紹11. 工作原理介紹12. 控制過程介紹23. 后臺監(jiān)控軟件介紹24. 施工過程介紹4三、改造后冷凝器工作環(huán)境及裝置節(jié)電率分析51. 冷凝器工作環(huán)境分析52、裝置節(jié)電率分析5四、節(jié)能效益分析7五、結(jié)論10附表一11附表二12附表三13附表四14附圖15一、工程項目簡介為響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，我公司委托廣東省科學(xué)院自動化工程研制中心對廣州天河工業(yè)園屬于我司的部分機房空調(diào)進行了節(jié)能改造。廣州天河工業(yè)園數(shù)據(jù)機房空調(diào)位于廣州天河軟件

2、園中國聯(lián)通六樓天臺，室外機暴露于天臺，天氣變化對空調(diào)機組的運行影響很大，高溫且晴天時冷凝器進風(fēng)溫度最高可達45，導(dǎo)致空調(diào)排氣壓力及冷凝溫度升高，嚴(yán)重影響空調(diào)機組的能效比及壽命。今年7月份，對相關(guān)的風(fēng)冷式冷凝器（110機組）加裝潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置，該裝置于7月26日開始處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。用于節(jié)能效果分析的數(shù)據(jù)選取依據(jù)：空調(diào)機組及節(jié)能設(shè)備運行穩(wěn)定，室內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定且符合要求。本次節(jié)能效益分析數(shù)據(jù)在節(jié)能改造前取5月19日5月29日、6月9日6月24日共27天的運行數(shù)據(jù)，節(jié)能整改后取7月26日8月1日、8月4日8月12日、8月15日8月19日、8月23日共22天的運行數(shù)據(jù)做為分析對象。5月19日5月29

3、日、6月9日6月24日，總?cè)掌骄鶞囟葹?8.1（詳見附表一）；7月26日8月1日、8月4日8月12日、8月15日8月19日、8月23日，總?cè)掌骄鶞囟葹?0.2（詳見附表一）。二、節(jié)能裝置及施工過程介紹1. 工作原理介紹潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置由表面積很大的特種紙質(zhì)波紋蜂窩狀濕簾、水循環(huán)系統(tǒng)、浮球閥補水裝置、機殼及電器元件組成。其工作原理是（圖1）：通過布水管不間斷的將水均勻的噴灑在蒸發(fā)濕簾上，當(dāng)空調(diào)冷凝器風(fēng)機運行時冷凝器腔內(nèi)產(chǎn)生負壓，使機外空氣流進多孔濕潤的濕簾表面進入腔內(nèi)，外界熱空氣與蒸發(fā)濕簾的水粒充分進行熱交換，水分子蒸發(fā)吸熱，濕簾上的水在受熱條件下蒸發(fā)，帶走大量潛熱，迫使過簾空氣干球溫度降至

4、接近于機外空氣的濕球濕度，即出口的干球溫度比室外干球溫度低4-10(干熱地區(qū)可達15)，考慮對熱島效應(yīng)的影響其溫差會更大?？諝庥蔁幔錅夭钣?，降溫效果越好。從而降低進入冷凝器空氣的進風(fēng)，經(jīng)過潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置預(yù)冷使進入冷凝器和離開冷凝器的空氣的溫差加大，單位流量的空氣帶走的熱量增加，從而降低空調(diào)機組的冷凝溫度，改善、增加冷凝器的熱處理能力。圖1 工作原理圖2. 控制過程介紹節(jié)能裝置的各動作元件是由控制板控制的，溫度傳感器將信號傳輸給控制板，控制板根據(jù)設(shè)定條件實現(xiàn)對各動作元件的開啟與關(guān)閉控制。1 循環(huán)水泵的控制。機房空調(diào)啟動時，其壓機排氣溫度升高，當(dāng)排氣溫度達到設(shè)定值時節(jié)能裝置的循環(huán)水泵開

5、啟，給節(jié)能裝置供水；機房空調(diào)停機時，其壓機排氣溫度降低，當(dāng)排氣溫度降低到設(shè)定值時節(jié)能裝置的循環(huán)水泵關(guān)閉。2 排水泵的控制。節(jié)能裝置的排水泵是通過其循環(huán)水泵的運行時間控制的，當(dāng)循環(huán)水泵的運行時間達到設(shè)定值時，排水泵啟動，排水泵的運行時間可根據(jù)實際工程需要進行設(shè)置。3 加藥閥與加藥泵的控制。節(jié)能裝置的加藥閥與加藥泵是通過其循環(huán)水泵的運行時間控制的，當(dāng)循環(huán)水泵的運行時間達到設(shè)定值時，加藥閥與加藥泵啟動，加藥閥的開啟時間與加藥泵的運行時間可根據(jù)實際工程需要進行設(shè)置。4 高溫電磁閥的控制。節(jié)能裝置的循環(huán)水泵未啟動而節(jié)能裝置的濕簾溫度達到設(shè)定值時，高溫電磁閥開啟，市政供水通過節(jié)能裝置的供水管路給濕簾供水降

6、溫，溫度達到設(shè)定值時，高溫電磁閥關(guān)閉。3. 后臺監(jiān)控軟件介紹通過后臺監(jiān)控軟件可設(shè)置各元件的控制及報警條件，顯示各測試點的溫度及各元件的運行情況，還可以記錄、查詢節(jié)能裝置的歷史運行數(shù)據(jù)。后臺監(jiān)控軟件的主界面如圖2所示：圖2 后臺監(jiān)控軟件主界面1. 主界面最上端為工具欄，點擊各工具按鈕可進入到相應(yīng)界面并進行相應(yīng)操作。2. 主界面最左側(cè)邊位置顯示的是已連接并通電的節(jié)能裝置，圖2中顯示已連接了10套節(jié)能裝置，最多可顯示32套。3. 主界面左側(cè)中部的圖片可顯示各控制系統(tǒng)的運行情況，圖2中顯示供水系統(tǒng)運行（有箭頭及水滴標(biāo)示）。4. 圖片上方位置顯示正在監(jiān)控的系統(tǒng)，圖2中顯示正在檢測1#冷凝器的節(jié)能裝置系統(tǒng)

7、。5. 主界面右側(cè)中部位置為各元件運行指示區(qū)域，指示燈為綠色表示正在運行，指示燈為灰色表示關(guān)閉，圖2中循環(huán)水泵的指示燈為綠色，表示循環(huán)水泵正在運行，其它元件的指示燈為灰色，表示其它元件均為關(guān)閉狀態(tài)。6. 運行指示區(qū)域上方為手動控制的選擇框，點擊選擇框，框內(nèi)出現(xiàn)“”時各元件為手動控制運行，此時點擊指示燈區(qū)域的各元件按鈕可改變各元件的運行狀態(tài)；框內(nèi)無“”時為各元件為自動控制運行。7. 主界面左側(cè)底部為溫度顯示區(qū)域，其中，“排氣溫度”指空調(diào)壓機的排氣溫度；“高溫溫度”指濕簾模塊的溫度，用于控制高溫電磁閥；“環(huán)境溫度”指室外環(huán)境溫度，為濕簾的進風(fēng)溫度；“進風(fēng)溫度”指冷凝器的進風(fēng)溫度，為經(jīng)過濕簾后空氣的

8、溫度；“出風(fēng)溫度”指冷凝器的出風(fēng)溫度，為經(jīng)過冷凝器排放到環(huán)境中的空氣的溫度；“節(jié)能率”指節(jié)能裝置的節(jié)能率，此節(jié)能率與濕簾前后空氣的溫差有關(guān)。8. 主界面右側(cè)底部為運行時間顯示區(qū)域，“通電運行時間”指循環(huán)水泵的通電運行時間，是循環(huán)水泵通電運行時間的累積值；“自動排水剩余時間”指排水泵啟動剩余時間，即在此時間之后（顯示時間為“0小時0分”）排水泵自動啟動運行；“自動加藥剩余時間”指加藥閥和加藥泵啟動剩余時間，即在此時間之后（顯示時間為“0小時0分”）加藥閥自動開啟、加藥泵自動啟動運行。9. 主界面底部為報警區(qū)域，達到報警條件時系統(tǒng)顯示報警信息，無報警時不顯示。10. 報警區(qū)域底部的左側(cè)顯示已登錄用

9、戶的用戶名稱，右側(cè)顯示當(dāng)前日期與時間。4. 施工過程介紹本次節(jié)能改造的施工過程主要包括：材料進場、底座安裝、濕簾模塊安裝、供水管路安裝、回水管路安裝、運行調(diào)試、水箱及控制柜安裝、密封部件安裝布線等。各部分的安裝時間如下：17月7日：濕簾模塊及配件進場。27月8日：底座及濕簾模塊安裝與固定。37月 9日：供水管路的安裝與固定。47月10日：回水管路的安裝與固定，供水、回水試運行，檢測濕簾布水是否均勻、管路是否漏水。57月11日：安裝溫度傳感器，確定水箱位置并連接供、回水管路等，剪裁密封用鋁塑板。67月12日：完成水箱組件的安裝，安裝控制柜與密封鋁塑板。77月13日：布線并接線，安裝密封鋁塑板。8

10、7月14日：完成布線及接線，安裝密封鋁塑板。97月15日：安裝密封板。107月18日：調(diào)試節(jié)能裝置各動作元件。117月20日：完成鋁塑板的安裝，安裝電表及水表，連接后臺電腦并安裝后臺控制軟件，清理施工現(xiàn)場。127月21日7月26日：節(jié)能裝置及后臺電腦運行穩(wěn)定，后臺軟件正常運行。由于施工期間天氣炎熱及雨水較多，影響了施工進度。三、改造后冷凝器工作環(huán)境及裝置節(jié)電率分析1. 冷凝器工作環(huán)境分析由于冷凝器工作環(huán)境受熱島效應(yīng)影響，冷凝器進風(fēng)溫度比環(huán)境溫度高，導(dǎo)致空調(diào)機組排氣壓力及冷凝溫度升高，空調(diào)處于超負荷工作狀態(tài)。同樣天氣情況下，室外環(huán)境溫度越高冷凝器的工作環(huán)境越惡劣，冷凝器的工作環(huán)境越惡劣空調(diào)機組的

11、耗電量越多。加裝潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置可以有效地解決進風(fēng)溫度受環(huán)境溫度影響的情況，即使在一個較高溫環(huán)境中，潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置仍然可以為冷凝器提供一個較理想的工作環(huán)境，并且工作環(huán)境較穩(wěn)定，具體情況如圖3所示：圖 3 設(shè)備安裝后個測試點溫度圖3中8月1日及8月2日節(jié)能設(shè)備檢測；8月14、15日、8月20日8月22日后臺電腦故障無法監(jiān)測節(jié)能設(shè)備運行情況，所以此兩階段數(shù)據(jù)不可用。圖3中的室外平均溫度為節(jié)能裝置的進風(fēng)溫度，日平均溫度為天氣預(yù)報的日平均溫度。由圖3可知，室外平均溫度相對日平均溫度的平均漂移量為5.5，冷凝器進風(fēng)平均溫度與室外環(huán)境平均溫度溫差約為8左右，這是因為潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置可以將通過

12、濕簾的高溫空氣進行有效地預(yù)冷，并降低了熱島效應(yīng)，降低了冷凝器的進風(fēng)溫度，冷凝器的出風(fēng)溫度也跟著降低，從而使空調(diào)機組處于一個較為理想的運行狀態(tài)。2、裝置節(jié)電率分析在節(jié)能改造實施前，所有需進行節(jié)能改造的機組均加裝了電度表，通過記錄電度表的讀數(shù)可以直接顯示需改造機組的每天用電情況。潛熱過渡冷卻節(jié)能改造前后后，所有空調(diào)機組的日用電量對比情況如圖4所示：圖 4 改造前后日用電量圖4為節(jié)能改造前后空調(diào)機組實際運行的耗電量，其中5月30日6月8日空調(diào)機組故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)不可用；6月25日7月11日空調(diào)故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)不可用；7月7日7月20日施工期間數(shù)據(jù)不可用；7月21日7月25日后臺電腦故障，無法監(jiān)測節(jié)能設(shè)備運行

13、情況，數(shù)據(jù)不可用；8月1日及8月2日節(jié)能設(shè)備檢測，數(shù)據(jù)不可用；8月14、15日、8月20日8月22日后臺電腦故障無法監(jiān)測節(jié)能設(shè)備運行情況，數(shù)據(jù)不可用。由圖4可以發(fā)現(xiàn)，在潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置穩(wěn)定運行后，空調(diào)機組的日用電量明顯下降。由附表二、附表三可知所有改造的空調(diào)機組在5月19日-5月29日、6月9日6月24日中平均總耗電量為1117kwh；所有改造的空調(diào)機組在7月26日8月1日、8月4日-8月12日、8月15日8月19日、8月23日中平均總耗電量為778 kwh。則：改造后空調(diào)機組整體節(jié)電率： 30由附表一可知改造前后的室外環(huán)境平均溫度不同，改造后室外環(huán)境平均溫度比改造前室外環(huán)境平均溫度高，所

14、以此次節(jié)能改造測試階段的實際節(jié)電率比測試所得的節(jié)電率高?？照{(diào)冷凝器進風(fēng)溫度降低，不但可以節(jié)省空調(diào)耗電量，還可以降低空調(diào)的冷凝溫度，保證其他運行條件不變的情況下，空調(diào)的制冷量會增加，因此空調(diào)的能效比（COP=制冷量/耗電量）會升高。四、節(jié)能效益分析7月22日8月23日，節(jié)能裝置實際總用水量為60m3，實際總用電量為190kwh，進行節(jié)能改造的機房空調(diào)為5套，而長期運行的只有3套，因此平均每月每套節(jié)能裝置蒸發(fā)水量約18.3 m3，用電57.6kwh。排水泵每800小時排水一次，每次每套節(jié)能裝置的排水量約0.1 m3，因此平均每月每套節(jié)能裝置的排水量約0.09 m3，所以平均每月每套節(jié)能裝置的總用水

15、量約為：18.3+0.09=18.39 m3。每噸水按3元計算，每度電按1.1元計算，則平均每月每套節(jié)能裝置運行費用為：18.393+57.61.1118.53元。節(jié)能改造的費用主要由初投資、運行費用及維護費用構(gòu)成，每套節(jié)能裝置（20匹空調(diào)機組）的初投資為2.99萬元，平均每套維護費用見表1 。表1 平均每套節(jié)能裝置維護費用項目更換周期/壽命費用/元備注水處理劑1年左右800濕簾組件5年左右5000600元/平方米水泵35年400清洗36個月300巡查2個月電磁閥15萬次短期內(nèi)基本不用更換設(shè)備在免費維護期間（兩年），如有設(shè)備元器件損壞，乙方負責(zé)免費更換，如已過免費維護期出現(xiàn)設(shè)備元器件損壞，由我

16、方付費乙方負責(zé)更換。水處理劑、濕簾組件、水泵及電磁閥的更換費用以當(dāng)時的成本為準(zhǔn)。由表1中的維護費用，可知平均每套節(jié)能裝置每月的維護費用為166.7元，平均每套空調(diào)節(jié)能改造的各項費用詳見表2。表2 平均每套空調(diào)節(jié)能改造費用費用類別金額/元初投資29900運行費用/月118.53維護費用/月166.7改造前后空調(diào)平均每天用電量分別為1117kwh、778 kwh，長期運行的機組為3套，因此改造前后平均每套機組每月用電量分別為：改造前：11170 kwh改造后：7780 kwh此次節(jié)能改造時間處于全年氣溫較高階段，全年平均氣溫相對此階段氣溫較低，因此全年平均節(jié)電率低于此次測試階段的節(jié)電率。在太陽直接

17、輻射熱和樓板顯熱及冷凝熱短路影響下，致使天面冷凝器的實際進風(fēng)溫度比環(huán)境溫度上升漂移1.05.5（見圖3及其說明），形成區(qū)域熱島效應(yīng)，具體情況如圖5所示：圖5 室外平均溫度、漂移溫度及節(jié)能設(shè)備前后溫差圖5中的室外平均溫度為廣州室外環(huán)境月平均干球溫度，漂移后室外平均溫度為風(fēng)冷冷凝器實際進風(fēng)溫度，節(jié)能設(shè)備前后溫差為風(fēng)冷冷凝器加裝潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置后進風(fēng)溫度溫降幅度。根據(jù)室外平均氣溫可將全年分為5個階段：15（一個月）；1520（4個月）；2025（1個月）；2528（3個月）；2831（3個月）。根據(jù)前面的分析可知濕簾前后溫差8時，節(jié)能設(shè)備的節(jié)電率為30%，所以濕簾前后溫差為1時節(jié)能設(shè)備的節(jié)電率約

18、為3.75%，及節(jié)能設(shè)備的節(jié)能率約為：3.75%/。節(jié)能裝置可將室外空氣處理成接近飽和的狀態(tài)（相對濕度100%），根據(jù)室外平均溫度及相對濕度可知各階段濕簾前后溫差分別為：2.5、4.65、5.3、7.5、8.6，對應(yīng)的節(jié)能率為：9%、17%、20%、28%、32%，則全年平均節(jié)電率約為：節(jié)能改造后與節(jié)能改造前室外環(huán)境平均溫差為：30.2-28.1=2.1，對應(yīng)的節(jié)能率為3.75%2.18%，因此若不安裝節(jié)能裝置，室外環(huán)境溫度為30.2時每套機組每月用電量約為： kwh由以上分析可知環(huán)境溫度每升高1，每套機組月平均用電量會增加（12548-11170）/2.1656 kwh。則全年各階段每套機組

19、月平均用電量分別為：1789 kwh、5004 kwh、6578 kwh、10317 kwh、12023 kwh，則全年月平均用電量為： kwh改造前后全年月平均用電量、月平均用電費用及月累計用電費用詳見附表四。此次節(jié)能改造項目費用的回收期如圖6所示：圖6 改造前后費用對比圖6所示的費用為空調(diào)機組用電的月度累計費用，其中改造后第一個月的費用包含節(jié)能裝置的初投資。五、結(jié)論本次測試結(jié)果表明，此次節(jié)能改造項目的節(jié)電率達30%，符合乙方方案設(shè)計中提出的18%的節(jié)能率，節(jié)能裝置前后的平均溫差為8，滿足合同中要求的6的溫差。由本次實際運行效果可知風(fēng)冷式空調(diào)機組冷凝器加裝潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置是解決機房空調(diào)系

20、統(tǒng)節(jié)能減排的非常有效的方法。潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置不僅可以起到有效地節(jié)能效果，還可以減少空調(diào)設(shè)備的故障發(fā)生率，延長空調(diào)設(shè)備的使用壽命等有益附加效果。同時，潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置還可以為風(fēng)冷式冷凝器提供一個較為穩(wěn)定工作環(huán)境而不受外界環(huán)境溫度變化的影響，從而使風(fēng)冷式空調(diào)機組常年處于穩(wěn)定且節(jié)能的方式運轉(zhuǎn)。附表一對比時間段室外環(huán)境溫度日期天氣預(yù)報溫度/天氣情況日平均溫度/總?cè)掌骄鶞囟?日期天氣預(yù)報溫度/天氣情況日平均溫度/總?cè)掌骄鶞囟?5月19日2231晴到多云26.528.17月26日2636晴見多云3130.25月20日2332多云陣雨27.57月27日2635晴見多云30.55月21日2330多云陣

21、雨26.57月28日2635晴見多云30.55月22日2327陰有暴雨257月29日2532多云有陣雨28.55月23日2226陰有暴雨247月30日2533陰有陣雨295月24日2127陰有暴雨247月31日2633多云有陣雨29.55月25日2129多云間晴258月01日2634多云有陣雨305月26日2230多云間晴268月04日2636晴315月27日2432晴間多云288月05日2636晴間多云315月28日2332多云到晴27.58月06日2735多云有陣雨315月29日2334晴間多云28.58月7日2834多云有陣雨316月9日2734多云有陣雨30.58月8日2734多云有陣

22、雨30.56月10日2935多云有陣雨328月9日2733多云有陣雨306月11日2734多云有陣雨30.58月10日2631陰有陣雨28.56月12日2633多云有陣雨29.58月11日2632陰有陣雨296月13日2632多云有陣雨298月12日2632多云有陣雨296月14日2734多云有陣雨30.58月13日2635晴30.56月15日2732多云有陣雨29.58月14日2635晴間少云30.56月16日2631多云有陣雨28.58月15日2735晴間多云316月17日2430多云有暴雨278月16日2735晴間多云316月18日2531多云有陣雨288月17日2735晴到多云，有陣雨

23、316月19日2734多云有陣雨30.58月18日2635晴到多云，有陣雨30.56月20日2635多云30.58月19日2635晴間多云，有陣雨30.56月21日2635多云30.58月23日2635多云間晴，有陣雨30.56月22日2432中到暴雨286月23日2530陰天有大雨27.56月24日2632多云有陣雨28附表二改造前空調(diào)用電量日期日用電量/kwh5-1、5-25-35-45-5總?cè)沼秒娏靠側(cè)掌骄秒娏?月19日2816912571.51230.511175月20日2845992561.51140.55月21日2886972621.91248.95月22日2516592420.

24、11152.15月23日2625362430.81041.85月24日25839124708965月25日266579253010985月26日258557243010585月27日270592254011165月28日2736992540.11226.15月29日291640262011936月9日285622256111646月10日276548259210856月11日275568261111056月12日261610251111236月13日266607254211296月14日270610258111396月15日270586257111146月16日276590266511376月

25、17日2695652353811076月18日263558253110756月19日279573264211186月20日269543255210696月21日276551263210926月22日256564246110676月23日258608249011156月24日26859925801125附表三改造后空調(diào)用電量日期日用電量/ kwh5-1、5-25-35-45-5總?cè)沼秒娏靠側(cè)掌骄秒娏?月26日46323801318327787月27日45624101378347月28日46724201308397月29日46124201288317月30日43423001398037月31日44123901218018月1日44023401207948月4日46724101108188月5日46924201328438月6日27224901797008月7日26424101816868月8日27027601807268月9日2634280907818月10日2534130677338月11日2604190617408月12日25541605672