医院空气系统节约

大型医院经常将压缩空气用于重要的操作相关最终用途。产生这种空气的系统需要提供高可靠性的清洁和干燥的压缩空气。这些系统不能像任何压缩空气系统一样不受效率问题的影响。“这些关键类型的系统是非常重要的可靠地保持一定的最低气压,然而,通常没有足够的数据可以帮助准确大小压缩机。”布兰特埃利希说,一个独立的航空系统和航空服务顾问,和一个压缩空气的挑战(CAC)基本面讲师,“通常，在没有良好数据的情况下，确保需求得到持续满足和压力可靠支撑的唯一方法是增大设备的尺寸，这通常会导致效率低下。”

	健康科学中心-中央能源工厂

“作为一名持有执照的固定设备工程师，我曾在医院做过维修工作，我知道可靠性和空气质量的重要性，但正如我们在CAC培训中强调的那样，这并不一定要以能源效率为代价。福特动力总成部门精益供应商优化经理、CAC高级讲师Joe Ghislain表示，“这可以通过多种方式实现，包括适当选择和选型压缩机，以及/或对空气进行处理(包括使用点过滤)。”下面的案例研究给出了一个医院空气系统的正确尺寸和优化的例子，并遵循了CAC压缩空气基础研讨会的一些原则。

健康科学中心个案研究

马尼托巴省温尼伯健康科学中心(HSC)的压缩空气系统对加拿大马尼托巴省最大的医院的综合建筑的运营至关重要。格里·赫伯特上任并担任首席运营工程师后不久，就把注意力转向了他的压缩空气系统。他继承了一个没有润滑油的系统，包括一个200马力的水冷离心式压缩机和一些旧的往复式压缩机。该系统用于生产建筑HVAC控制、洗衣设备、普通实验室和医院维修车间所需的压缩空气。

离心压缩机由前任总操作工程师购买，以更新老化系统;以前由大型往复式压缩机提供。这台压缩机是在润滑油自由螺杆压缩机被认为是经济的，或普遍可用之前购买的，当大型往复式压缩机的可用性正在衰退。

在参加了一个由公用公司赞助的压缩空气效率课程并对离心式压缩机的特性有所了解之后，Gerry开始注意到现场压缩空气流量计跟踪的可变负载曲线。他决定调查他的压缩机的年运行成本和压缩机类型的适当性。他还想确定系统的效率。不幸的是，当时并没有能追踪压缩机耗电量的电能表，所以Gerry向当地电力公司Manitoba Hydro寻求帮助，建立了一个基准能源数据。

对离心式压缩机的能量审计显示，当医院压缩空气需求变化时，压缩机的功率消耗非常平缓。计算显示，平均负荷略低于300 cfm，但系统的能耗却高达140万kWh，每年的运营成本为68500美元。仅压缩机的平均比功率就达到了49kw / 100cfm(是预期的两倍多)。压缩机还使用了需要额外制冷能量的冷冻水来生产，系统安装了非循环式制冷空气干燥器，将系统的比功率增加到57 kW/100 cfm。

在Manitoba Hydro的性能优化项目技术支持和财政激励的帮助下，HSC购买了风冷无润滑油变速驱动压缩机和循环式制冷空气干燥机，能够更好地跟踪设施的变化负荷。随着系统运行效率的提高和冷冻水成本的降低，系统比功率降至更合理的18kw / 100cfm;每年节省39,500美元的运营成本，比原来的一半还多。

在初步项目完成后，HSC的工作人员注意到锅炉进气与压缩机冷却器排出的热空气非常接近，于是决定充分利用压缩产生的热量。利用热压机冷却空气是冬季回火冷燃空气，夏季为锅炉燃烧增加额外热量，提高锅炉效率的一种非常有效的方法。以前，在较冷的日子里，进气是预先用蒸汽热调节的。这种热回收每年约替代37,500立方米的天然气，价值约12,000美元。

总的来说，HSC压缩空气系统和热回收系统的改变共节省了51,500美元的运营成本。这些节省几乎相当于运行原来效率低下的系统的年度总成本!

图1 -原来的压缩机消耗几乎恒定的功率，由于其差的调节或部分负载特性。请看上图中线。

图2 -新的压缩机消耗更少的能源，现在跟踪设备的流量曲线(流量省略)。

Ghislain说:“在压缩空气中使用的大部分输入能量都转化为热量。捕获和回收这些废热为提高效率和降低能源成本提供了巨大的机会。”无论你是利用它来进行空间加热、空气干燥，还是在这种情况下，锅炉空气补充，热回收都是非常划算的，可以节省你的钱。” ——乔Ghislain

了解压缩机类型的选择

参加者在“压缩空气挑战赛”的压缩空气基础训练中，可学习不同类型压缩机的不同特性。课程结束后，学员将能够理解为什么HSC案例研究中原来的压缩机效率非常低，以及新型润滑自由螺杆VSD压缩机的关断能力改善了这种情况的原因。他们了解到，对于接近其容量曲线顶部的平坦恒定负载系统，离心式压缩机是很好的选择，但如果过大或单独使用在不同的剖面上，如HSC，则不太合适。“润滑剂自由空气离心是一个伟大的选择,但前提是需求足以保证它”,Ghislain解释道,“通常这些机器只能拒绝20 - 30%,所以任何时候基本负荷甚至低负荷低于这一点,离心会吹,像一个大型空气泄漏。这种状况持续的时间越长，浪费的精力和金钱就越多。”

以下摘录自CAC的“压缩空气系统最佳实践”(这本325页的手册可在我们的书店找到)，关于离心式压缩机的材料在CAC压缩空气基础课程中分发。

离心式压缩机

离心式压缩机具有压力随容积减小而上升的特性曲线。当达到极限时，就会发生浪涌，即发生逆流的现象。容量控制最常用的方法是，当需求减少而压力趋于上升时，逐步关闭进口阀门，以保持恒定的排放压力。这减少了通过压缩机的质量流量，也增加了总压比。产能通常可以从100%产能降低到70%或80%左右，合理降低能耗。这种能力控制方法的改进是用进口导叶代替进口阀。导叶在限制进口空气流动的同时，也使空气流向叶轮进口的旋转方向，提供更高效的部分负荷运行。在这两种情况下，减少产能是有限的，以防止出现激增的可能性。

压缩机可继续压缩在上述最小允许容量的70%至80%。任何多余的空气都通过吹除阀排出，通常排到大气中，不会进一步节省能源。为了节约能源，应避免这种操作方式。或者，在最小允许容量时，一些压缩机可能被卸载，不再向系统排放。当进口阀门关闭时，这些压缩机可以在类似于非润滑旋转螺杆压缩机的负载/卸载控制模式下运行。与使用排污阀相比，这是非常有效的，但将需要足够的存储容量，以避免短周期。

恒压控制可以通过进口节流阀或更有效的进口导叶来实现。降低容量的量受到浪涌管线的限制，在那里可能发生逆流，应该避免。然后可以安排压缩机将过剩的产能排放到大气中(这是非常浪费的)，或卸载。

压缩机的选择

空压机和控制的选择必须考虑到不同使用点的要求，每台空压机满负荷时的风量，以及这些要求的频率。需求往往是间歇性的，但也必须考虑“最坏的情况”。还必须考虑备用压缩机的容量，考虑到应用的基本性质以及与备用压缩机的成本相比的停机成本。

容量和负载波动将是决定选择压缩机类型的主要因素。一般的规则是，具有最佳满负荷效率的压缩机应用于连续的基本负荷类型的使用。部分负载效率好的压缩机更适合负载的波动。这意味着具有良好满载效率的压缩机可以根据最小或平均需求进行调整，而具有良好部分负载效率的压缩机可以根据负载从最小或平均到峰值的波动进行调整。

更多信息请访问压缩空气挑战赛网站．

要阅读更多的Syste评估文章，请访问www.ghtac.com/system-assessments．