国药物流高效机房节能改造方案

空调高效机房方案绿色、低碳、节能、智慧国药物流园上海胜名信息科技发展有限公司

目录 020503060104运行数据及负荷分析投资及施工周期存在问题分析改造技术方案经济性分析基本情况01PART

01基本情况绿色、低碳、节能、智慧国药物流园1

、基本情况：用途：为物流仓库提供冷源；冷源：1#库为2台700RT麦克维尔离心机组，2#库为3台460RT开利螺杆机组，3#库为2台288RT开利螺杆机组；供冷时间：每年4月~11月供冷，4月及11月根据天气情况运行，一般供冷天数为20天左右，其中过渡季节每天供冷14小时，夏季全天24小时供冷。基本情况-设备配置基本情况-设备配置1

、冷水机组：序号设备型号/名称型号制冷/制热量设备数量蒸发器冷凝器输入功率能效比备注kWRT台进水出水流量进水出水流量kWkW/kW11#库-麦克维尔离心机组WSL100MAZ73F/E3612/C36122461.270011274233237496424.65.797R134A21#库-麦克维尔离心机组WDC079LAR35F/E3616/C36162461.270011274233237502456.35.394R134A32#库-开利螺杆机组30XW1652P1628.646331272803035325263.46.183R134A43#库-开利螺杆机组30XW10021011.328821271743035206183.95.499R134A基本情况-设备配置2

、水泵：序号设备名称型号流量扬程功率设备数量备注m³/hmkW台11#库冷冻水泵DFW250-400A/450045903共管、工频21#库冷却水泵Y2-280S-460028753共管、工频32#库冷冻水泵YE2-350M-432040554变频42#库冷却水泵YE2-350M-440028554变频53#库冷冻水泵20036372工频63#库冷却水泵22022222工频基本情况-设备配置3

、冷却塔：设备名称型号冷却水量湿球温度输入功率水温℃设备数量备注m³/h℃kW进水出水台1#库冷却塔B2

400Ⅱ-X2400285.5*437322浙江联丰2#库冷却塔STH/400400281537323吴江3#库冷却塔300281137322益美高02PART

02运行数据及负荷分析绿色、低碳、节能、智慧国药物流园运行数据及负荷分析1

、冷量及能耗-1#库：根据用户提供的2013年-2021年运行数据记录表，以及用户操作人员的介绍，我们推算出1#仓库当前月度平均冷负荷如下：月份额定冷量负荷百分比运行台数平均冷量kW%台kW1月2461.20%002月2461.20%003月2461.20%004月2461.260%11476.725月2461.280%11968.966月2461.285%12092.027月2461.295%12338.148月2461.295%12338.149月2461.285%12092.0210月2461.280%11968.9611月2461.260%11476.7212月2461.200运行数据及负荷分析1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月0500

10001500200025001

、冷量及能耗-1#库：根据用户提供的数据记录表，以及用户操作人员的介绍。我们推算出1#仓库当前月度平均冷负荷如下：1#库平均冷量

kW运行数据及负荷分析1

、冷量及能耗-1#库：根据推算的冷负荷，核算出1#仓库当前机房各月用电量如下：通过仿真计算，推算出当前机房全年总用电量为245万kWH

，其中机组占用电比例为63%

，水泵冷却塔为37%

，一般合理的比例为机组占比70~80%

，机组占比过低表明水泵能耗偏高，这是因为没有安装变频所致。月份运行天数改造前月用电量（kWH）机组用电量冷冻水泵冷却水泵用电量冷却塔用电量总用电量1月31-----2月28-----3月31-----4月2046,08320,95817,4654,69689,2035月31200,79766,96055,40716,466339,6306月30231,86864,80054,00015,935366,6037月31291,29366,96055,80016,466430,5198月31290,36266,96055,80016,466429,5899月30236,53864,80054,00015,935371,27310月31195,02766,96055,39216,466333,84511月2046,08320,95817,4653,84288,35012月31-----合计1,538,050439,357365,330106,2752,449,012运行数据及负荷分析1

、冷量及能耗-2#库：2#仓库缺少运行记录，我们根据现场调研，以及用户操作人员的介绍，对2#仓库当前月度平均冷负荷估算如下：月份额定冷量负荷百分比运行台数平均冷量kW%台kW1月1628.60%002月1628.60%003月1628.60%004月1628.630%1488.585月1628.645%1732.876月1628.670%11140.027月1628.645%21465.748月1628.645%21465.749月1628.670%11140.0210月1628.650%1814.311月1628.635%1570.0112月1628.6007、8月份尽管负荷不足一台机组的100%，但用户为了安全起见，一般是运行两台机组，每台负荷在35%~50%之间，平均按45%计算。运行数据及负荷分析1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月040020060080010001200140016001

、冷量及能耗-2#库：2#仓库缺少运行记录，我们根据现场调研，以及用户操作人员的介绍，对2#仓库当前月度平均冷负荷估算如下：2#仓库月度平均冷量

kW运行数据及负荷分析1

、冷量及能耗-2#库：根据推算的冷负荷，核算出2#仓库当前机房各月用电量如下：通过仿真计算，推算出当前机房全年总用电量为168.3万kWH

，其中机组占用电比例为50%

，水泵冷却塔为50%

，一般合理的比例为机组占比

70~80%

，机组占比过低表明水泵能耗偏高，这是因为没有对水泵进行频率优化控制以及冷却塔没有安装变频所致。月份运行天数改造前月用电量（kWH）机组用电量冷冻水泵冷却水泵用电量冷却塔用电量总用电量1月31-----2月28-----3月31-----4月2023,27712,80812,8083,49352,3865月3186,51339,70539,70510,829176,7506月30124,54239,60039,60025,325229,0677月31186,86279,40979,40933,681379,3628月31184,96979,40979,40933,681377,4689月30124,61139,60039,60026,755230,56610月3193,14739,70539,70510,829183,38511月2025,03812,80812,8083,49354,14712月31-----合计848,958343,044343,044148,0861,683,131月份额定冷量负荷百分比运行台数平均冷量kW%台kW1月1011.30%002月1011.30%003月1011.30%004月1011.330%1303.395月1011.345%1455.0856月1011.370%1707.917月1011.390%1910.178月1011.390%1910.179月1011.370%1707.9110月1011.350%1505.6511月1011.335%1353.95512月1011.300运行数据及负荷分析1

、冷量及能耗-3#库：3#仓库缺少运行记录，我们根据现场调研，以及用户操作人员的介绍，对3#仓库当前月度平均冷负荷估算如下：运行数据及负荷分析1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月100090080070060050040030020010001

、冷量及能耗-3#库：3#仓库缺少运行记录，我们根据现场调研，以及用户操作人员的介绍，对3#仓库当前月度平均冷负荷估算如下：3#仓库月度平均冷量

kW通过仿真计算，推算出当前3#仓库机房全年总用电量为94.7万kWH

，其中机组占用电比例为61%

，水泵冷却塔为39%

，一般合理的比例为机组占比

70~80%

，机组占比过低表明水泵能耗偏高。运行数据及负荷分析1

、冷量及能耗-3#库：根据推算的冷负荷，核算出3#仓库当前机房各月用电量如下：月份运行天数改造前月用电量（kWH）机组用电量冷冻水泵冷却水泵用电量冷却塔用电量总用电量1月31-----2月28-----3月31-----4月2016,2518,6165,1232,56232,5525月3160,40126,71015,8827,941110,9346月3086,95326,64015,84010,246139,6797月31120,62134,00120,21716,182191,0218月31119,56626,74220,21716,456182,9819月3086,95326,64015,84010,887140,31910月3165,03326,71015,9877,941115,67111月2017,4818,6165,1232,56233,78212月31-----合计573,260184,676114,22974,776946,94003PART

03存在问题分析绿色、低碳、节能、智慧国药物流园存在问题汇总、1~3#仓库的空调机房均未安装控制系统，

由人工对设备进行控制，不利于自动化管理及高效运行；、1#、3#仓库机房的水泵未安装变频器，2#仓库机房水泵全部安装有变频器，但未实施自动控制，而是由人工按50Hz固定频率运行，未能起到节能作用，因此三个机房的水泵均不能根据负荷的变化调节循环水流量，导致冷冻水及冷却水供回水温差偏小。温差小，则流量大，相应地水泵能耗会偏高；3、2#、3#仓库的机组冷冻水管道及冷却水管道均为共管连接，但未安装电动阀，给日常运作管理带来不便，特别是2#机房，经常会出现机组停机但阀门不关闭，导致冷冻水及冷却水旁通，降低系统效率；4

、冷却塔问题：1#、3#个仓库的冷却塔均为逆流塔，2#

仓库为横流塔，冷却塔的容量均大于机组的额定需求，除在全年的运行情况下，系统冷却水流量均不到冷却塔额定流量的50%，过渡季节最低则达到20%，由于供水量远小于塔的额定流量，这种情况

会导致布水不均匀，影响冷却塔在部分负荷下的效率；冷却水温度设置过高，一般都在25℃以上，2#和3#仓库更是高达29~30℃，不利于机组的高效运行；1#和2#

仓库的冷却塔未安装变频器，不利于在多台并联运行时，利用冗余的散热面积来实施高效冷却。5、2#仓库夏季为了确保系统安全运行，即使负荷达不到一台机组的供冷量，仍然运行两台机组，造成机组低效运行，并增加水泵运行台数，导致系统能耗偏高。6、2#、3#仓库末端阀门全部强制100%打开，当风机停机期间，仍然有水流经空调箱，造成抢水，不利于水力平衡。存在的部分问题分析1

、1#仓库1#麦克维尔机组吸气带液，导致吸气过热度为负数，实际应大于5℃以上才是正常的：2

、逆流冷却塔台数足够多，会导致单台冷却水泵运行时，冷却塔的水量偏小，布水不均匀，效率降低。存在问题分析1#仓库冷却塔距离墙体过近，导致排风回流，降低冷却塔的效率。3#仓库冷却塔布水不均匀，手感会出现冷热不均的现象。2#仓库冷却塔保养不良，布水孔不足，导致水位过高，散热不良。存在问题分析3

、机组冷冻水及冷却水管未安装电动阀，操作不便，并有可能出现停机旁通的现象，降低系统运行效率。1#仓库机组水管阀门04PART

04改造技术方案绿色、低碳、节能、智慧国药物流园改造技术方案、为每个机房安装一套高能效高效机房控制系统，优化运行系统策略；、为全部工频冷却水泵、冷冻水泵安装变频器，并实施优化控制；、为全部工频冷却塔按装变频器以及布水器，通过改造提高冷却塔部分负荷效率，并根据室外气候情况以及负荷情况实施动态优化控制，充分利用冗余冷却塔的散热面积提升冷却效率，并可降低冷却塔风机噪声；4、为1#仓库及2#仓库的机组冷却水及冷冻水管道安装电动开关阀，方便根据需求控制设备的运行台数；5、为每个系统安装一套能量计，为全部设备安装智能电表，用于实时记录系统的用能情况以及效率数据；6、1#仓库配置一套工作站，用于监控1#库机房的设备运行，2#、3#库两个机房共用一套工作站，用于监控该两个机房的设备运行。此外，在每个机房PLC控制柜上安装一块彩色触摸屏，用于在现场对系统进行监测及控制，并作为上位机的备用系统，在上位机出现故障时，替代上位机进行控制；7、建议安装一套大屏幕展示系统，通过图表的方式，集中展示系统各项能耗指标，包括月度节能数据，减碳数据，实时展示能效改善的成果及社会经济效益（此项暂不提供报价）。采用多种节能技术手段

：变频离心机组

；机组热回收

；空压机热回收

；全变频冷却塔

；全变频冷冻水泵

；全变频冷却水泵

；全变频热水泵

；低温及中温的双温冷冻水系统

；冷却水温度动态优化

；多种冷却水温度并存

；热水温度动态优化。改造技术方案1

、安装一套高能效高效机房控制系统，优化运行系统策略上位机

，内置能效3.0人机界面控制程序受控设备

：冷水机组、

水泵、

冷却塔、

阀门、

温度、

压力现场PLC控制柜

，内置能效3.0现场控制程序改造技术方案2

、安装水泵变频器并实施优化控制：利用水泵功率与频率的三次方成正比的关系，通过实施优化的频率控制策略，使得水泵频率随着负荷的变化而变化，可以实现最大程度的节能。特别是对于本项目，

由于存在水泵流量与机组不匹配的问题，单纯通过台数控制会造成较大的能源浪费，而结合变频优化控制策略， 则能够很好地解决此问题。左图为额定功率110kW的水泵在50

Hz和30Hz情况下的实际运行功率值

，分别为97kW及22kW。

两者的比例与3次方关系吻合。

由于本项目机组常年基本处于部分负荷工况

，其冷冻水及冷却水需求量也会随着机组负荷的降低而降低

，通过实施优化控制

，

动态调节水泵的频率

，适应负荷需求的变化，

即可获得可观的节能效果。冷却塔布水改造后冷却塔布水改造前改造技术方案3

、冷却塔改造：为全部冷却塔风机安装变频器，对冷却塔变频器进行优化控制，根据室外湿球温度的变化调节冷却塔风机的运行频率，通过多台低频的运行方式，实现节能；为每台冷却塔安装高效布水器，确保在低冷却水流量情况下，仍能保持良好的布水效果，

以较低的冷却塔能耗，达到最低的冷却水出水温度，尽可能提高机组的效率，并减少冷却水泵的运行台数；采用特有的冷却水温度优化控制程序，通过气候动态随动优化控制策略，优化冷却塔运行台数及运行频率，

以最少的冷却塔能耗，达到尽可能低的冷却水温度。改造技术方案3

、冷却塔改造——冷却塔布水器专利：改造技术方案4

、上位机软件主要性能指标：1)

变量点数：60000点；数据采集间隔：可设置，一般模拟量为1分钟，数字量则在发生变化时记录；数据最大存储时间：8000天

(22年)

，采用逐年备份方式可无期限限制；数据存储容量：每1000点每年的容量大约为1GT；数据查询方式：按指定变量、

日期时间、查询时间间隔查询；历史曲线：可动态设置查询变量，也可预设变量曲线，查询时间可设置，并提供查询区间的最大值，最小值，平均值；数据输出格式：Excel

、PDF

、打印机打印。5

、系统节能点小结：通过优化冷却水温度控制，

以尽可能低的冷却塔能耗，达到较低的冷却水温度，针对本项目的冷却塔配置情况，初步计算，夏季

可确保冷却塔逼近温度低于3

C

(

冷却塔出水温度-

室外空气湿球温度)

，如室外空气湿球温度为28℃，则冷却水温度可以达到31℃，此措施在降低冷却塔能耗的同时，还可极大提高机组夏季运行能效；通过优化水泵变频运行策略，最大限度降低水泵的能耗，并将水泵及冷却塔能耗占比

(占整个机房全年能耗的比例)

控制在25%

以下，当前系统此占比为46%

。水泵及冷却塔能耗占比越高，表明冷量输送的能耗越高，总体能耗也就会越高。改造技术方案6

、系统安全措施：采用模块化编程技术，各个主要功能模块均经过安全性及可靠性测试，具有成熟稳定、编程效率高，易于维护等特点；特有的调度算法，采用效率优先原则，并配合时间排序功能

(也即优先运行高效设备，在效率同等情况下，优先运行时间短的设备)

，在优化系统综合效率的同时，可以最大限度均衡各个设备的运行时间，有效延长设备的使用寿命；设备的时间重叠轮换功能：设备手动退出，或者因为运行时间到需要轮换时，均采用时间交叉重叠的切换方式，也即需要投入运行的设备先启动，一定时间后

(水泵冷却塔默认2分钟，机组默认10分钟，可修改)

，才停止需要退出的设备，如此可确保系统运行的连续性与稳定性。)

防卡死功能：对于长期停用且有卡死可能性的设备

(如水泵、

电动阀等)

，可启用防卡死功能，定期启动一定时间

(时间间隔及每次运行时间可设定)

，

以防止因长期停用而卡死。例如效率较低的工频水泵，因较少实用，可每隔一周启动15

分钟，确保水泵长期处于良好的备用状态；双DO点的电动开关阀控制技术：对于重要的电动阀，例如机组的电动阀，采用此项技术，可以确保PLC出现故障时，

电动阀维持原状不变，

最大限度保持系统的稳定运行。而采用单DO点的电动开关阀，因为通过一个DO点控制中间继电器，并采用继电器的常开触点打开阀门，常闭触点关闭阀门的控制方式，一旦PLC出现故障，中间继电器失电，常闭触点立即闭合并关闭电动阀，这对于正在运行中的机组是极为危险的。本项目机组电动阀全部采用双DO点实施控制，确保最大限度的安全。采用起保停电路实施泵机自动控制：传统自控为了降低成本，均采用单点远程控制的方式，控制点闭合即启动设备，断开则停止，采用此方式实施控制，一旦出现干扰或者PLC系统出现故障，将会立即停机，这将会给系统造成较大的安全隐患。而采用起保停控制方式

(类似手动启停按钮)

，通过双DO点实施控制，即使PLC控制柜出现问题，设备仍可正常运行，而PLC出现故障后，将会在上位机发出通信中断的视觉及声频报警，为操作人员赢得时间实施故障的处理，如将现场设备切换到本地控制等。本项目机组及变频水泵均采用起保停控制方式，而工频水泵及冷却塔则采用单点控制，因冷却塔风机停机不会立即造成冷却水温度超高，一般会有至少10分钟的缓冲时间，足够管理人员实施人工干预和处理。改造技术方案改造技术方案7

、控制界面效果图

(示意图，实际流程以项目设备实际配置为准)05PART

05投资及施工周期绿色、低碳、节能、智慧国药物流园项目投资全部三个仓库总体改造投资预计为

366万元施工周期施工周期约40-50天

，调试周期约15-20天。

施工调试期间不影响正常生产。投资及施工周期06PART

06经济性分析绿色、低碳、节能、智慧国药物流园经济性分析根据所提供的数据，我们对负荷进行了核算，并根据核算的负荷，按新的优化运行策略，核算了改造后的运行能耗。计算结果为：仓库名称改造前能耗计算节能指标修正系数修正后节能指标预计投资回报期节能率计算节能节省电费节能率节能量节省电费节省标煤预计可获得补贴万kWH%万kWH万元%%万kWH万元吨万元万元年1#仓库24531.0%75.9560.290%27.9%68.454.2191.419.1152.02.82#仓库168.347.5%79.942563.390%42.8%71.957.0201.520.1137.02.43#仓库94.637.4%35.380428.790%33.7%31.825.889.28.977.03.0合计507.9191.2729152.2172.1137.0482.048.23662.3-2.7由于数据不完整，以及计算的误差，我们对计算结果进行了适当的修正，经过修正后，在不考虑节能补贴的情况下，投资回报期约为2.7年；若考虑节能补贴，投资回报周期为2.3年。详细计算结果请参见附件二计算汇总表。经济性分析项目主要节能点：、优化机组运行参数与运行策略实现的机组节能；、优化水泵控制策略，采用温差控制而不是压差控制，实现水泵的大幅度节能；、改善冷却塔性能，优化冷却水系统温度控制，使冷却水温度尽可能贴紧室外空气湿球温度，直至达到20℃的机组最低允许进水温度，从而实现机组及冷却塔的节能。打造“绿色、低碳、节能、智慧”国药物流园合作模式1••整体规划，快速完成，尽早实现节能减排效益提升。••节能收益和碳排放指标由国药物流自有。合作模式2••先单独做一个仓库作为试点，达到节能预期

后，再逐步推

广。••节能收益和碳排放指标由国药物流自有。合作模式3••与国药融资租赁公司合作。

租赁公司出钱，根据国药物流

现有场地和设

备，由胜名科

技实施设计安

装光伏以及节

能改造。••节能收益分配各方协商约定。合作模式4••合同能源托管，所有费用由第

三方投资（新

能源基金或银

行），由胜名

科技实施设计

安装改造。••节能收益分配各方协商约定. 用户：郡昆科技

(苏州)

有限公司；. 设备配置：4台特