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中央空调系统节能改造

中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、风机盘管系统和散热水塔组成。制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换,将冷冻水制冷,冷冻水泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中,由风机吹送冷风达到降温的目的。

1、中央空调系统耗电的现状

   一般来说,中央空调系统的最多负载能力是按照天气最热,负荷最大的条件来设计的,存在着很大宽裕量,但实际上系统极少在这些极限条件下工作,根据有关资料统计,空调设备95%的时间运行在70%负荷一下波动,所以实际负荷总不能达到满负荷,特别是冷气需求量少的情况下,主机负荷量低,为了保证有较好的运行状态和较高的运行效率,主机能在一定范围根据负载的变化加载和卸载,但与相配套的冷却水泵却仍在高负荷状态下运行,这样会带来以下一系列问题:

*水流量过大使冷水系统进水和回水温差降低,恶化了主机的工作条件、引起主机热交换效率下降,电能浪费严重;

*水泵压力过大,通常都是通过调整管道上的阀门开度来调节冷却水和冷冻水流量,因此阀门上存在着很大的能量损失。

由于中央空调冷却水、冷冻水系统运行效率低,能耗较大且属长期运行,进行节能技术改造是完全必要的。

 

2、中央空调调节冷冻/冷却泵转速的节电原理

   采用交流变频技术控制冷冻/冷却泵的运行,是目前中央空调系统节能改造的有效途径之一。

  泵的负载功率与转速成3次方比例关系,即PN3,其中P为功率,N为转速;可见用变频调速的方法来减少水泵流量的经济效益是十分显著的,当所需流量减少,水泵转速降低时,其电动机的所需功率按转速的三次方下降。列如:

A.当水泵流量下降10%(跟踪输出频率为45Hz

  则电动机轴功率P=0.93P=0.729P   即节电率27.1%

B.当水泵流量下降30%(跟踪输出频率为35Hz

  则电动机轴功率P=0.73P=0.343P   即节电率65.7%

当冷水机负荷下降时,所需的水流量减少,通过电动机的调速装置降低泵的转速来减少水的流量,泵的轴功率相应减少,电动机的输入功率也随之减少。当用冷量增加,冷机负荷量增大,冷凝器进出水温差增大,变频器运行频率增加,水泵转速加快,水流量增加,从而维持文昌恒定。反之亦然。从而达到理想的节能效果。

 

3、节电控制原理

   国正培逸节能变频中央控制器通过温度模板及温度传感器讲冷冻/冷却泵回水温度和出水温度读入内存,并计算出温差值;然后根据其温差值来控制变频器的转速,调节出水的流量,控制热交换的速度;温差大,说明室内温度高,应提高冷冻/冷却泵的转速,加快冷冻/冷却水的循环速度和流量,加快热交换的速度;反之温差小,则说明室内温度低,可降低冷冻/冷却泵的转速,减缓冷冻/冷却水的循环速度和流量,减缓热交换的速度以节约电能变频器的启动、停止、运行频率的改变及监控显示数据如变频器输出功率、变频器输出频率、输出电流,输出电压等都是有变频中央控制器通过485通讯协议实现的。

 

4、节电控制过程

50Hz的频率变频启动M1冷冻/冷却泵(第一台泵),并自动转入维持控制系统,温差控制曲线—如图一:

 

图一温差与变频器运行频率的控制曲线

 

图二 冷冻/冷却泵控制原理

变频器的上限频率设为50Hz,变频器的下线频率为30Hz(根据现场情况而定),自动控制时按照图一的控制曲线,并结合先进的智能模糊控制技术。

1)当温差≤1℃时,变频器将在30Hz频率运行,随之室内温度的不断升高,冷冻/冷却回水的温度也不断上升,变频器的运行频率也随着温差的增大而自动升高;

2)当温差≥5℃时,变频器将在50Hz频率运行,这是1台变频器已无法满足控制要求,需要启动M2冷冻/冷却泵(第二胎泵),M2启动过程完成后,共同调节冷冻水的流量,控制热交换的速度,实现了出水和回水间的恒温差控制;

3)当温差≥5℃时,要启动M1M2冷冻/冷却泵进行工频运行,共同调节冷冻/冷却水的流量,控制热交换速度,实现了出水和回水间恒温差控制;

4)如果当温差降低到≤1~2℃时,可关闭其中的1泵,保留1台变频器自动运行,实现最大限度的节能。

冷冻/冷却泵在运行后,控制系统会自动给主机发出运行允许信号,从而保证主机开机运行时不会出现如管道结冰的危险,从而保证了变频节能部分能很好地配合整个中央空调系统的运行。

5、节能设备特点

*变频系统采用最佳励磁控制方式,对励磁电流进行最佳的调整,使电动机的效率得到更大幅度的提高,更进一步实现高效节能;

*配备触摸屏人机介面,操作控制简捷,各种数据显示直观;

*配备可编程控制器、RS485通讯模块,节电/旁路自动切换,操作方便;

*内置瞬时停电在启动功能及再试启动功能,在无人看管的情况下,完全自动化运行;

*对水泵实现软停和软起,可完全消除网管水锤效应;

*可随时调节管路中的压差,保证在适合的范围内;

*运行合理,电机、水泵、联轴器的使用寿命将大大提高;

*冷冻和冷却泵的节电率在20%以上,甚至可以达60%


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