冷冻水系统的节能实践研究

摘要：全球能源形势渐趋紧张且环保要求持续提升的宏大背景下，冷冻水系统的节能改造对于各行业达成运营成本降低、能源利用效率提升以及环境污染减少等，具备关键之意义。本研究将浙江医药股份有限公司当作案例，深度解析其冷冻水系统节能的实践进程，全面阐述所运用的多种节能技术之原理、实施方案以及实际成效。借由综合运用冷却塔及循环水变频技术、冷冻机生物膜清除技术、湿球温度干预控制点设定技术等，并与系统参数的动态调整策略相结合，达成了显著的节能降耗与成本削减之成果，为其他企业开展类似节能改造给予了极具价值的参考范例。

关键词：冷冻水系统；节能技术；变频驱动；湿球温度；生物膜清除

引言

冷冻水系统在工业生产与商业建筑中作为被广泛应用的关键环节，其能耗于总能耗中占有相当大的比例。据相关数据之统计，在部分大型工业企业以及商业综合体中，冷冻水系统的能耗能够占到总能耗的30%至50%。传统的冷冻水系统普遍存有能效低下、运行成本高昂之类的问题，比如某些系统在运行时存在冷冻水供应过量、冷却塔蒸发过度以及设备换热效率低等现象，导致了大量能源的浪费。

1、冷冻水系统的节能实践的重要性

1.1降低企业运营成本，增强市场竞争力

冷冻水系统的能耗成本在企业运营成本中占据重要地位。以浙江医药股份有限公司作为典型示例，在未实施节能改造时，其传统冷冻水循环系统因难以精准契合实际冷量需求，导致能源浪费的情况频繁出现。譬如在夏季，当单台冷却塔无法满足大冷水机组散热需求时，就需同时启动两台冷却塔，其耗电功率高达70kW，然而实际散热量或许远远低于此，进而引发电能的严重浪费。而通过引入变频技术，对冷却塔以及循环泵实施优化控制，依据实际负荷来动态调节设备的运行频率。在负荷较低时，可降低电机转速，实现能耗的减少。依据实际运行数据的统计，在该公司实施节能措施后，其冷冻水系统的能耗有了显著降低，每年能为企业节省可观的电费支出。企业生产成本得以直接降低，且在产品价格方面更具竞争力，进而能够在市场竞争中获取更为有利的地位，为企业的长期稳定发展构筑起坚实的经济基础。

1.2 缓解能源短缺压力，保障能源可持续供应

全球能源资源的有限性与不断增长的能源需求之间的矛盾正愈发凸显。冷冻水系统作为能源消耗的重要方面，其节能潜力甚为巨大。倘若各行业的冷冻水系统皆能广泛推行高效节能技术，那么对于缓解能源短缺压力必将产生积极且深远的影响。就我国工业领域而言，众多企业的冷冻水系统若能达成平均节能20%至30%，每年便能节省大量电力资源。这部分节省下来的能源可应用于其他关键领域，以保障能源的可持续供应，推动经济社会的稳定发展。并且，节能技术的推广应用还能够降低对新的能源生产设施的依赖，减少能源开发过程中的环境破坏与资源消耗，实现能源的高效利用与可持续发展。

1.3 减少环境污染，助力绿色生态建设

能源的生产与消耗过程通常会伴随大量污染物的排放，对环境造成严重损害。冷冻水系统的高能耗意味着需要更多的能源生产，进而导致更多温室气体排放以及其他污染物的产生。例如，以煤炭为主要能源的火力发电在为冷冻水系统提供电力的同时，会释放大量的二氧化碳、二氧化硫等污染物，加剧全球气候变化和空气污染。通过实施冷冻水系统节能改造，降低能源消耗，可间接减少这些污染物的排放。同时，一些节能技术，如冷冻机生物膜清除技术，不仅能提高设备换热效率、降低能耗，还能减少因设备腐蚀和生物膜滋生而导致的化学药剂使用。

2、冷冻水系统的节能实践思路

2.1 优化变频控制技术应用，实现精准节能

变频技术乃冷冻水系统节能之核心技术之一，于优化设备运行效率层面起着关键之效用。于冷却塔系统中，借由安装温度传感器、湿度传感器等诸类设备，可对环境温度、湿度以及冷却塔出水温度等参数予以实时监测。此类传感器将数据传送至控制器，该控制器依据预设的控制逻辑与算法，精确算出所需之风量。其后，控制器凭借变频器对风扇电机的供电频率进行调整，进而达成对风扇转速的精准控制。当环境温度处于较高水平，抑或冷却塔出水温度超出设定值之际，控制器会促使风扇转速提升，风量增大，以强化冷却成效；而当环境温度处于较低状态，或者出水温度低于设定值之时，控制器则会降低风扇转速，风量随之减少，借此达成节能之目的。于循环泵系统中，亦借助压力传感器对管道内压力予以监测，控制器依据流量传感器与压力传感器所采集的数据，并结合系统负荷之需求，动态地对循环泵电机的供电频率进行调整，从而改变泵的转速。在系统负荷增长、对更多冷却水有需求的情况下，提升泵的转速，流量随之增加；当系统负荷减小时，降低泵的转速，流量也相应减少。这种依凭实际需求对设备运行状态进行实时调整的模式，规避了传统系统中固定转速运行所导致的能源浪费，保障了系统在各类工况下皆能维持高效运行，进而实现显著的节能成效。

2.2 加强生物膜清除管理，提升设备换热效率

在冷冻机中，生物膜的形成乃是影响设备换热效率与系统能耗的关键要素。生物膜的出现主要归因于循环水管中适宜微生物生长的环境，微生物凭借粘附和分泌细胞外聚合物质而在设备表面形成稳固的结构。此层生物膜恰似一层隔热层，对热量的传递形成阻碍，致使冷冻机的热交换效率下降，能耗随之增加。同时，生物膜会致使设备腐蚀加速，管道堵塞，且使维护成本增加。针对此问题，需采用化学清洗与物理清洗相结合的生物膜清除技术。

2.3 精准设定湿球温度控制点，优化系统运行参数

湿球温度作为重要指标，可反映空气湿度状况，于冷冻水系统的节能控制而言有着关键作用。湿球温度的测量是基于水的蒸发冷却效应，即当空气流经湿润的温度计时，水分蒸发会带走热量，从而导致湿球温度计的温度降低。空气的相对湿度存在差异，其蒸发速度亦会有所不同，这便致使湿球温度与干球温度之间出现差别，而通过对两者温差的比较，能够计算得出空气的相对湿度。在冷冻水系统当中，借助自动控制系统对湿球温度予以实时监测，且依据预设算法对冷却塔和冷冻机的相关运行参数进行自动调整，像风量、水流、设定点之类，以达成系统的最佳运行状态。当湿球温度处于较低水平时，适度降低冷却塔风扇的转速以及循环泵的流量，以降低能源消耗；当湿球温度较高时，则提升相应设备的运行强度，以保障系统的冷却效果。

2.4 基于实际工况动态调整系统参数，提高能源利用效率

冷冻水系统的运行工况会被多种因素所左右，例如天气的变化、车间生产负荷的波动等等。为了达成能源的高效利用，需要按照实际工况来实时地对系统参数进行动态调整。于冷却水系统中，冷却水总管回水温度乃是重要的参考指标，据此来动态调节冷却水泵的运行频率。若回水温度超出设定值（诸如35℃），则需增添水泵转速，提升冷却效率，以保障设备得以正常运行；而若回水温度低于设定值，便应降低水泵转速，达成节省能源之目的。

结语

冷冻水系统的节能实践，是具备重大经济、社会与环境意义的一项工作。浙江医药股份有限公司于冷冻水系统节能领域取得了显著成果，这得益于一系列节能举措的施行，诸如优化变频控制技术的应用、强化生物膜清除管理、精确设定湿球温度控制点以及依据实际工况对系统参数进行动态调整等。其成效不仅体现于降低了企业的运营成本，亦为缓解能源短缺压力、减少环境污染作出了积极贡献，同时还提升了企业的社会责任形象，增强了企业的市场竞争力。该公司的成功经验为其他企业提供了珍贵的参考。

参考文献

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