冷凍站是中央空調(diào)的機房設(shè)備，包括制冷機組、冷凍水泵、冷卻水泵、定壓補水系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、管道閥門等，根據(jù)圖示可以看出，系統(tǒng)共有3條回路：冷凍水回路、冷卻水回路和制冷機組自身回路。
傳統(tǒng)冷凍站是由建設(shè)單位根據(jù)設(shè)計院的初步設(shè)計采購冷凍站主體設(shè)備，然后由機電安裝公司在現(xiàn)場安裝的暖通工程。
1.傳統(tǒng)冷凍站是一項責任主體分散的工程項目，各方只對自己工程內(nèi)容負責，缺乏系統(tǒng)綜合的思想，所以整體性能不佳，實測運行效率為1.0-1.2Kw/Ton（即1.0-1.2千瓦電制1冷噸的冷量）；
2.傳統(tǒng)冷凍站在現(xiàn)場施工，占地面積大、不同專業(yè)交叉作業(yè)時間長、協(xié)調(diào)管理費用高、材料浪費大；
3.傳統(tǒng)冷凍站一般采用獨立PID控制方式，各個主耗電設(shè)備控制缺乏關(guān)聯(lián)性，設(shè)備運行匹配性差，節(jié)能效果不明顯。
集成冷凍站是在傳統(tǒng)冷凍站技術(shù)和工程建設(shè)的基礎(chǔ)上，對核心技術(shù)和商務(wù)運作模式不斷創(chuàng)新和應(yīng)用，而形成的機電一體化系統(tǒng)級產(chǎn)品。
集成冷凍站是針對公共建筑中央空調(diào)的機房節(jié)能設(shè)備，由集成制造商在設(shè)計院初步設(shè)計的基礎(chǔ)上開展二次深化設(shè)計和三維仿真，以高效節(jié)能控制系統(tǒng)為核心，進行設(shè)備最優(yōu)選型匹配，在工廠預(yù)制、模塊運輸、現(xiàn)場拼裝的系統(tǒng)級產(chǎn)品。
相對于傳統(tǒng)冷凍站，集成冷凍站有幾點創(chuàng)新和改進：從工程項目到系統(tǒng)產(chǎn)品；從現(xiàn)場施工到工廠預(yù)制生產(chǎn)；從獨立控制到關(guān)聯(lián)控制；引入全變頻控制技術(shù)。
集成冷凍站的特點
1)集成冷凍站年均運行效率提高20%~50%，能夠大幅度節(jié)能。
2)集成冷凍站通過采用二次優(yōu)化設(shè)計和精細結(jié)構(gòu)設(shè)計，大大節(jié)省了材料費用和占地面積（比傳統(tǒng)冷凍站節(jié)省1/3），從而節(jié)省了建設(shè)成本。
3)集成冷凍站通過采用二次優(yōu)化設(shè)計方式，在設(shè)備匹配和選型中對整體系統(tǒng)的運行效率進行綜合考慮，提高系統(tǒng)運行效率。
4）集成冷凍站通過工廠預(yù)制和調(diào)試，減少不同設(shè)備之間和設(shè)備與控制專業(yè)之間的接口，避免了現(xiàn)場交叉施工，縮短了建設(shè)周期，一般比傳統(tǒng)的冷凍站建設(shè)周期要縮短一半。以產(chǎn)品技能工人代替現(xiàn)場安裝工人，以科學的工藝方法保證產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。
5)集成冷凍站通過采用二次優(yōu)化設(shè)計，充分考慮設(shè)備的安裝和維護，經(jīng)過三維布局和優(yōu)化，在產(chǎn)品今后的使用過程中，可以方便的進行維護及維修。
6)集成冷凍站通過采用二次優(yōu)化設(shè)計方式，產(chǎn)品通過多個模塊集成，因此便于拆卸、吊裝和運輸。
7）集成冷凍站通過機電一體化設(shè)計，跨越了一般意義上的專業(yè)分工與協(xié)作 ，避免人員的交叉和浪費，從而降低了系統(tǒng)運行和維護管理過程的難度和費用。
8）集成冷凍站通過集成控制系統(tǒng)引入變頻控制技術(shù)，實現(xiàn)主設(shè)備的軟啟動特性，延長設(shè)備的使用壽命，降低配套電氣裝置和避免對電網(wǎng)的影響。
9）集成冷凍站的工廠預(yù)制+現(xiàn)場拼裝生產(chǎn)模式對地鐵一條線多個冷凍站同時建設(shè)的項目，適用性很強。
集成冷凍站的控制系統(tǒng)
相等邊際效能原則（在主設(shè)備上選擇有效的供電分配，達到以最小供電獲得最大冷量。各設(shè)備單位供電增量所帶來冷量貢獻一致將獲得最佳的系統(tǒng)性能）。
按需主動控制
按需主動控制是使用“自然曲線”、“相等邊際效能原則”對冷凍站的設(shè)備進行操作控制。當控制系統(tǒng)感知到系統(tǒng)的負荷需求時，能夠按照電腦芯片中預(yù)設(shè)的冷凍機、冷凍泵、冷卻泵和冷卻塔對應(yīng)的最佳功率關(guān)系，主動調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備運行在最節(jié)能狀態(tài)。
部分引自中國空間研究院《高效節(jié)能集成冷凍站》
高溫向低溫傳導(dǎo)熱量是很自然的現(xiàn)象，就跟水往低處流是一樣，但如果我們用水泵就可以實現(xiàn)水從低處運送到高處，用冷凍機做功，我們可以把反應(yīng)釜熱量通過壓縮機等設(shè)備做功變成低溫的熱量然后運送到釜內(nèi)與釜內(nèi)的高溫熱量發(fā)生 熱交換，使釜內(nèi)溫度降低。
運行記錄對效率改善的指導(dǎo)意義
1. 完整地記錄運行參數(shù)是一個最好的跟蹤機組運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常變化的方法。
2. 沒有精確的運行數(shù)據(jù)記錄，就不可能發(fā)現(xiàn)機組效率方面存在的缺陷，不能找出相應(yīng)的合理解決方案。
3. 做好記錄并進行分析，以掌握生產(chǎn)中的經(jīng)驗和成本核算，為提高生產(chǎn)水平和經(jīng)濟效益奠定良好的基礎(chǔ)，也使生產(chǎn)和產(chǎn)品有追溯性。
因此，記錄沒有精確的運行數(shù)據(jù)記錄，我們發(fā)現(xiàn)想要實施以下所討論的任何有關(guān)經(jīng)濟運行的措施都是非常困難的。
調(diào)整冷凍水的出水溫度
通常情況下，提升冷凍水的出水溫度就能降低壓縮機運行壓頭，從而起到節(jié)能的效果。
實際經(jīng)驗證明，冷凍機組運行負荷在40%~80%范圍內(nèi)，冷凍水出水溫度每提升1℃可節(jié)能3—5%。
注：變頻離心機組，在低于80%的負荷條件下，每提升1℃的冷凍水出水溫度，節(jié)能4%~6%。而且，即便機組的運行負荷低到10%，這樣的節(jié)能效果依然存在。
降低冷卻水的入口溫度
運行測量數(shù)據(jù)表明，冷卻水入水溫度每下降1℃ ，機組的能耗即可減少3 %。
增加冷卻塔的投入，控制冷卻水入水溫度處于冷凍機廠家推薦的最低溫度水平。這樣更利于節(jié)能的實現(xiàn)。
消除泄漏點
對于負壓冷凍機組而言，空氣等不凝性 氣體會通過漏點進入系統(tǒng)內(nèi)部。并最終聚集在冷凝器，占據(jù)制冷劑的冷凝空間。不凝性氣體存在度每增加1℃，系統(tǒng)的能耗增加3%。
在正壓機組中，漏點的存在會使制冷劑泄漏到大氣中，減少系統(tǒng)中制冷劑的充注量。
降低冷凝器銅管的污垢系數(shù)
“冷凝器的小溫差值”每降低1℃，制冷機組運行能耗下降3%。
“冷凝器小溫差值”應(yīng)控制在6℃ -10℃范圍內(nèi)。一般通刷銅管就足以解決問題，但有時則必須進行化學清洗，而長期難以解決的臟堵問題預(yù)示著需加強水處理工作。
污垢系數(shù)對換熱器換熱性能的影響
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污垢系數(shù)m2?℃/kW
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污垢厚度mm
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小溫差增加℃
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能耗增加
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0.11
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0.19685
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1
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2.23%
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0.17
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0.307975
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2
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5.07%
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0.23
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0.415925
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3
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8.27%
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0.285
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0.51435
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4
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11.91%
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0.35
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0.631825
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5
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15.09%
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關(guān)于主機冷凝器銅管內(nèi)及冷卻塔填料上結(jié)垢，一般每年結(jié)垢0.5㎜左右，由于水垢的導(dǎo)熱系數(shù)為 1.1左右，而紫銅管導(dǎo)熱系數(shù)為170，二者差異懸殊，水垢的形成，直接影響了機組的熱交換率，因而影響制冷效果。同時易造成垢下腐蝕等諸多問題。據(jù)測算，當銅管內(nèi)結(jié)垢0.8㎜，主機制冷效率下降40%。因設(shè)備結(jié)垢，每年浪費的能源費及縮短設(shè)備使用周期，增加設(shè)備折舊費兩項之和的費用非常之高。
保持適當?shù)睦鋮s水流量
冷卻水流量減少一般是由以下
一些因素導(dǎo)致的：
－ 閥門開啟度太小；
－ 冷卻進水壓力低；
－ 水系統(tǒng)的濾網(wǎng)臟堵；
－ 水系統(tǒng)中有空氣存在 氣阻
－ 換熱器、管路臟堵等。
控制機組加載的波動
在機組啟動之初限制機組加載是一個能有效降低能耗的方法。
一般在機組運行的最初20分鐘，將最大負荷限制在60%左右。慢開慢停。
為進一步控制負荷峰值，還可以采取逐次啟動機組的方法。
即控制機組的啟動間隔在20分鐘左右。這樣就避免了多臺機組同時加載的情況，且機組承擔的負荷峰值會逐次減小。
維持電機的效率
電機效率下降的最常見原因是電機線圈冷卻問題。在相同的工況條件下，如果運行記錄顯示電壓不變，而電流有明顯的上升，則電機的冷卻就有可能存在問題。
對于半封閉式的壓縮機，應(yīng)該檢查制冷劑的流量和回氣管上的過濾器；對于開啟式的壓縮機，應(yīng)檢查機房的通風及空氣流通的狀況，電機的進風是否受到阻礙，進風濾網(wǎng)、散熱片是否臟、堵。
無論半封閉還是開啟式機組都需檢查電機的潤滑油是否污染，電纜接線樁是否松動或生銹。
對每臺機組的運行狀況進行分析，以針對不同的負荷條件選擇運行最合適的機組。隨著負荷大小的變化，運行機組的切換是難以避免的。
掌握哪臺機組在低負荷條件下運行效率比較高？哪臺機組在高負荷的條件下運行效率比較高？再決定啟動機組的先后順序。
功率/能量匹配運行、避免大馬拉小車，使冷凍機長周期運行在高效狀態(tài)。
合理操作冷凍水泵
通過在停機狀態(tài)下順序停運水泵，并將停運的冷凍機組與整個水循環(huán)隔離開來，能起到節(jié)能的效果。
會減少通過制冷中冷凍機的流量；不同的流量配不同的泵結(jié)合冷凍機。減少工作冷凍機冷凍水的通過量。
因設(shè)備散熱增加功耗，生產(chǎn)工藝中停用的冷凝器、反應(yīng)釜，及時斷開冷凍水；要引起注意的是，對水泵進行改造是一項很復(fù)雜的工作?？赡軙碇T如水系統(tǒng)平衡等一系列問題，在實施措施之前必須經(jīng)過相關(guān)專業(yè)人士的論證。
冷凍站實施'能效比'考核管理
依據(jù)生產(chǎn)實際和設(shè)備狀態(tài)，制定了科學合理的經(jīng)濟運行參數(shù)，而且一改過去以罰為主的管理模式，變獎勵為主、考核為輔。為此，車間在細化、量化操作員工作參數(shù)的同時，專門列出一部分獎金，組成了一個考核獎勵獎金，用來獎勵對設(shè)備能效比管理工作出色的員工，從而有效激發(fā)了員工的工作熱情。同時，車間還一方面組織相關(guān)技術(shù)人員隨時到現(xiàn)場指導(dǎo)員工操作，一方面成立了由車間計量能源管理、維保、空分制冷等相關(guān)技術(shù)人員組成的經(jīng)濟運行分析小組，隨時跟蹤分析設(shè)備的運行狀態(tài)，并依據(jù)分析情況制定開、停臺順序，做到開臺設(shè)備的優(yōu)化組合，竭盡所能降低生產(chǎn)成本投入。
通過有效的管理手段，幫助員工樹立正確的節(jié)能降耗意識，想方設(shè)法讓既有的一度電、一滴水發(fā)揮出比自身原來更高的效率。
冷凍水系統(tǒng)連通形成集中供應(yīng)
冷凍機站安裝分散，在一年的大部分時間，制冷能力超出冷量需求。同時，大部分冷凍機都處于低效率的部分負荷運行狀態(tài)。現(xiàn)通過逐步改造連通整個冷凍水系統(tǒng)，采取集中供冷，還起到平峰填谷的作用，可以使冷凍站冷凍機組、泵有更長的時間運行在效率狀況更好的高負荷狀態(tài)。
節(jié)能的同時冷量集中供應(yīng)后也減少裝機容量、裝機場地、維保費用。集中安裝，但相對分散。如LY項目深冷冷凍機（零下80度）與生產(chǎn)裝置越近越好。
安裝遠程監(jiān)控系統(tǒng)
遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以起到以下三方面的作用。
－ 對機組運行狀態(tài)超出設(shè)計工況發(fā)出警示，以避免能耗的浪費；
－ 通過對機組運行參數(shù)變化的監(jiān)控，及時提醒操作者進行一些維護保養(yǎng)工作，避免故障/保護停機的發(fā)生；
－ 控制或降低機組受損的危險性。
有了遠程監(jiān)控系統(tǒng)并不等于說例行的運行數(shù)據(jù)記錄和機房巡檢工作就可以取消了。應(yīng)該說，遠程監(jiān)控系統(tǒng)是對完善的機組保養(yǎng)體系的一個重要加強。
閉式循環(huán)冷凍水系統(tǒng)改造
由于系統(tǒng)中的膨脹水箱常設(shè)于最高點(高位水箱)，因此無論是在靜止工況還是在運行工況下，整個系統(tǒng)均充滿了水。所以循環(huán)水泵無需克服水柱的靜壓頭，只需克服系統(tǒng)的沿程摩擦阻力及局部阻力即可。有鑒于此，循環(huán)水泵相應(yīng)的功率消耗少的多，相比傳統(tǒng)的開式節(jié)能效率一般在10%以上，靜水壓越高則節(jié)能效果越明顯。
系統(tǒng)管道因充滿水而減緩了空氣對管內(nèi)壁的銹蝕而延長使用壽命。運行時系統(tǒng)中各點的壓力受系統(tǒng)內(nèi)其他環(huán)節(jié)的壓力變化的影響而不容易穩(wěn)定，因而給系統(tǒng)的運行調(diào)整帶來了一定影響。
安裝機房群控系統(tǒng)
冷凍機房群控系統(tǒng)是一套專門用來對制冷系統(tǒng)的冷凍機組、水泵及冷卻水量進行能量調(diào)節(jié)的裝置，具備以下諸項功能：
負荷控制：對整個系統(tǒng)的冷負荷進行監(jiān)控，參照實際情況，按照預(yù)設(shè)的的運行程序?qū)C組的加載進行控制；
冷凍水溫度的自動調(diào)節(jié)：根據(jù)系統(tǒng)的實際情況，調(diào)整冷凍水溫度的設(shè)定，以降低能耗；實現(xiàn)精細化。
保養(yǎng)需求的提示：以運行參數(shù)為基礎(chǔ)，及時提示進行必要的維護保養(yǎng)，保證機組運行在最佳狀態(tài)。
選擇運行順序：參照實際運行負荷，對冷水機組，水泵，冷卻水流量的運行進行最佳組合；確定機組的啟停時間：參照戶外溫度及其他參數(shù)，預(yù)判負荷狀況。確定啟停時間，以達到最佳的節(jié)能效果。
采用功率補償電容
理想的功率因數(shù)值為1.0，實際運行功率因數(shù)值通常在0.8~0.9之間。功率因數(shù)值越低，說明有越大的電流消耗在非用電負載的回路上，則損失的功率就越大。
安裝功率因數(shù)修正電容是一項小投資，但有潛在的顯著收效的改進措施。通常能將功率因數(shù)值由0.88提高到0.95。
加裝變頻裝置
通過控制電機的轉(zhuǎn)速來降低能耗，對于改善系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能、節(jié)省運行費用發(fā)揮了很大作用,在閉式循環(huán)系統(tǒng)中，其節(jié)能效果非常明顯。當系統(tǒng)循環(huán)量下降時，安裝了變頻裝置的泵組會降低電機的轉(zhuǎn)速，從而降低運行電流，從而提高了機組的運行效率。
使用變頻裝置的機組可以節(jié)能30%左右。當然，實際節(jié)能量最終取決于機組的運行時間，負荷狀況，冷卻水的入口溫度等各方面因素。
由流體力學可知，P（功率）=Q（流量）╳ H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：一臺水泵電機功率為55KW，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時，其耗電量為28.16KW，省電48.8％，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時，其耗電量為6.875KW，省電87.5％。
更換新機組
在作出決定之前，仔細評估目前機組與新機組的制冷效率值。再將更新機組的初投資與新機組運行成本的節(jié)省作比較。
冷水機組上的一些新技術(shù)包括高效換熱管的應(yīng)用，更充裕的熱交換面積，壓縮機/電機運行效率的改善等等。
持續(xù)改進
蓄冷系統(tǒng)-利用峰谷電
蒸汽等余熱溴化鋰制冷
通過一系列的升級改造，老式的冷凍機組逐漸由現(xiàn)代化的制冷機站代替，并且配備了先進的供冷管理工具，能效不斷提升，但冷量供應(yīng)技術(shù)還未止步，今后您還將看到更多……
對于內(nèi)部有多種負荷要求的化工生產(chǎn)，熱回收裝置就有了用武之地。比如在提供冷量的同時，還需要提供家用熱水。如果類似的負荷需求很大，熱回收裝置的投資可能在三年左右時間就能收回。
