0 引言
在我國,使用中央空調(diào)的公共建筑達到50%以上。但是,中央空調(diào)高能耗、二次污染嚴(yán)重,這些問題也一直制約著中央空調(diào)的推廣。所以,如何降低中央空調(diào)的能耗成為各界關(guān)注的重點。磁懸浮離心式冷水機組自2001年商用以來就因其節(jié)能效果好、壽命長、噪音低等特點而被市場所接受?;诖?,以某醫(yī)藥企業(yè)為研究對象,對磁懸浮離心式冷水機組的應(yīng)用問題進行研究[1-2]。
1 磁懸浮離心式冷水機組技術(shù)
磁懸浮冷水機使用磁懸浮軸承,通過磁力作用讓轉(zhuǎn)子處于懸浮狀態(tài),設(shè)備在工作時沒有機械接觸,不會產(chǎn)生摩擦損耗。所以磁懸浮冷水機沒有潤滑系統(tǒng),同時因沒有摩擦損耗,設(shè)備的各項性能也會提高,制冷效率提升、工作范圍較大,且機組的體積小、噪音低、壽命長。磁懸浮軸承是磁懸浮離心式冷水機組的核心。系統(tǒng)采用永磁高速電機直接驅(qū)動,具有變頻調(diào)速功能,壓縮機可以在部分載荷的情況下進行變速運行,使壓縮機處于高效壓縮狀態(tài)。同時,永磁同步電動機直接傳統(tǒng)系統(tǒng)具有控制簡單、動態(tài)性好等優(yōu)勢,適合頻繁啟動或者變速運行的狀態(tài)。
特點一:無油污損耗。和傳統(tǒng)離心機相比,磁選機不需要潤滑系統(tǒng),沒有潤滑油,因此潤滑油不會進入換熱器中,也就不會對熱換器產(chǎn)生熱阻,提高了系統(tǒng)的換熱效率。實踐數(shù)據(jù)顯示,冷水機組潤滑油對系統(tǒng)的能效高達3.2%,油污造成的性能衰退是機組性能衰退的主要因素。磁懸浮冷機沒有潤滑油系統(tǒng),也就避免了潤滑油給冷機性能衰退帶來的影響[3]。
特點二:調(diào)節(jié)范圍大。磁懸浮冷機沒有潤滑系統(tǒng),所以不存在潤滑油回油壓差問題,變頻調(diào)節(jié)范圍較大,可以從10%負荷到滿負荷的無級調(diào)節(jié),運行效率更高。
特點三:體積小。磁懸浮冷機工況狀態(tài)時沒有摩擦,壓縮機轉(zhuǎn)速更高。磁懸浮冷機壓縮機的轉(zhuǎn)速最高可以達到38000r/min,所以壓縮機葉輪的尺寸較小,體積與重量也比傳統(tǒng)離心機更小。
特點四:噪音低。磁懸浮冷機的振動小,所以工作狀態(tài)下的噪音也很低,滿載噪音也僅在65分貝左右。
特點五:使用壽命長。磁懸浮冷機沒有潤滑油系統(tǒng),不用進行潤滑油部分的維護與檢修,所以系統(tǒng)的可靠性與壽命大大提高。
2 某藥企節(jié)能改造技術(shù)背景
某藥企綜合樓生產(chǎn)車間中央空調(diào)系統(tǒng)于2003年底投入使用,投入使用已經(jīng)15年,經(jīng)過實地檢測發(fā)現(xiàn),空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行狀況正常,可保持正常使用;但制冷系統(tǒng)冷量衰減嚴(yán)重,大部分設(shè)備老化,有相當(dāng)大部分的零配件已難以購買,造成設(shè)備維修不及時,無法正常投入使用,對生產(chǎn)車間的溫濕度要求產(chǎn)生一定影響,已無法完全保證車間生產(chǎn)環(huán)境。通過現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn),部分制冷主機冷量衰減嚴(yán)重,系統(tǒng)效率COP不到3.5,整個制冷系統(tǒng)冷量衰減達12%以上,造成系統(tǒng)運行能耗非常高,嚴(yán)重浪費能源[4]。
3 藥企原有冷水機組概況
某藥企綜合樓生產(chǎn)車間中央空調(diào)系統(tǒng)供冷由一個常規(guī)制冷系統(tǒng)和13個空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成,主要為綜合樓生產(chǎn)車間提供冷量,保證生產(chǎn)車間溫濕度生產(chǎn)環(huán)境符合GMP要求。其中常規(guī)制冷系統(tǒng)配有五臺制冷主機及相對應(yīng)的冷卻塔、冷卻泵、冷凍泵、各連接管道等設(shè)備;空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)配有13個與各生產(chǎn)車間潔凈區(qū)相對應(yīng)的風(fēng)柜、通回風(fēng)管道、高效過濾器等設(shè)備[5]。
4 改造方案設(shè)計
為節(jié)約制冷系統(tǒng)運行成本,結(jié)合某藥企對供冷要求實際情況,通過對國內(nèi)外現(xiàn)行節(jié)能制冷系統(tǒng)調(diào)查研究及科學(xué)分析,確定對綜合樓舊常規(guī)制冷系統(tǒng)中的3#、4#、5#舊制冷主機置換為二臺全新磁懸浮制冷主機,并更換相應(yīng)配套設(shè)施。
4.1 項目建設(shè)目標(biāo)和項目建設(shè)主要內(nèi)容
預(yù)期目標(biāo)是提高系統(tǒng)COP和使用冷氣的質(zhì)量以及制冷設(shè)備的安全性,保證綜合樓生產(chǎn)車間溫濕度生產(chǎn)環(huán)境符合GMP要求;降低中央空調(diào)制冷系統(tǒng)能耗成本,中央空調(diào)制冷系統(tǒng)年運行費用降低56萬元。
拆除原有3、4、5號機組及對應(yīng)的冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔、配電柜,保留1、2號機組及對應(yīng)的冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔、配電柜,并在原有基礎(chǔ)上安裝2臺制冷量為1231KW(350RT)的磁懸浮無油變頻離心機組用于車間制冷,并更換相應(yīng)的冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔及配電柜[6]。
本項目所選擇磁懸浮離心式冷水機組主要基于以下幾點考慮:
一是節(jié)能效果好。機組在部分載荷工況下,峰值效率COP可以達到12.根據(jù)預(yù)算,系統(tǒng)全年的能耗比原冷水機組節(jié)電率可以達到30%左右。
二是改項目的日常維護費用較低。磁懸浮機組系統(tǒng)的運行部件少,且沒有潤滑系統(tǒng),所以不需要進行主機清洗,系統(tǒng)清洗簡單,單次清洗費用2000元以內(nèi);
三是系統(tǒng)的運行噪音小。磁懸浮機組沒有機械摩擦,設(shè)立有氣墊進行振動阻隔,所以本項目所選擇磁懸浮機組的壓縮機噪音小于77分貝。
四是啟動電流低。大螺桿機組配置的電機很大,在設(shè)備啟動瞬間會產(chǎn)生較高的電流。本項目原有系統(tǒng)電機啟動時最大電流達到500A。采用磁懸浮離心式冷水機組之后,系統(tǒng)啟動采用壓縮機變頻軟啟動模式,啟動電流不到6A,不需要設(shè)計電網(wǎng)防護措施[7]。
五是本項目機組采用環(huán)保冷媒R134a,對臭氧層的損耗值為0,為正壓型冷媒,不存在空氣進入系統(tǒng)的危險。
中央空調(diào)系統(tǒng)改造前后經(jīng)濟效益分析表
5 改造效益分析
經(jīng)過前期的穩(wěn)定運行,中央空調(diào)制冷系統(tǒng)總體能耗下降明顯,系統(tǒng)效率COP根據(jù)現(xiàn)實際運行工況高達6.5以上,節(jié)能效果非常顯著;項目完成改造后,降低了制冷系統(tǒng)能耗成本,提高了使用冷氣的質(zhì)量和制冷設(shè)備的安全性,保證了綜合樓生產(chǎn)車間溫濕度生產(chǎn)環(huán)境符合GMP規(guī)范要求,完成了預(yù)定的目標(biāo)。
5.1 經(jīng)濟效益情況
本項目于2019年2月開始申請立項,至2019年9月全部完工,為期8個月。通過上述數(shù)據(jù)對比,計算出中央空調(diào)制冷系統(tǒng)改造后平均每月用電量節(jié)省48846.67kw/h,項目實施一年后為公司節(jié)省中央空調(diào)制冷電量能耗高達563820kw/h。通過上述分析,中央空調(diào)制冷系統(tǒng)改造后經(jīng)濟效益顯著;同比往年,預(yù)計每年可節(jié)省電量能耗超過56萬度,預(yù)計收回成本年限:2901195元÷563820度=5.15年,達到了項目預(yù)期目標(biāo)[8]。
5.2 社會效益情況
(1)項目的實施,提高了使用冷氣的質(zhì)量和制冷設(shè)備的安全運行。通過淘汰老舊、高能耗設(shè)備,不但有助于提高設(shè)備運行的安全性,同時相應(yīng)提高了設(shè)備自動化水平、設(shè)備管理水平、維修技術(shù)水平,培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才;降低企業(yè)生產(chǎn)成本,節(jié)能降耗,響應(yīng)國家的節(jié)能減排降耗政策,對社會貢獻一份力量。
(2)進一步確保我司生產(chǎn)車間溫濕度生產(chǎn)環(huán)境更加符合GMP規(guī)范要求,確保所產(chǎn)藥品完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求,對國家社會、對用藥患者作出最有力的質(zhì)量保障承諾。
6 結(jié)論
通過工程實際應(yīng)用可以看出,磁懸浮離心式冷水機組與傳統(tǒng)機械式冷水機組相比具有能耗低、壽命長、體積小、變速范圍廣等特點。因此,未來磁懸浮冷水機組將會有更加廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻
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本文作者:朱強,廣州白云山潘高壽藥業(yè)股份有限公司
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