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三科变频器在中央空调系统的节能应用

发布日期:2018-03-02 作者: 点击:

  作为建筑内部重点耗能设备,中央空调系统的耗电一般要占整座建筑电耗的 40% 以上。而中央空调机组是以满足使用场所的最大冷热量来进行设计的,而在实际应用中绝大多数用户在使用时,冷热负荷是变化的,一般与最大设计供冷热量存在着很大的差异,系统各部分 90% 以上运行在非满载额定状态。传统的中央空调水、风系统均采用调节阀门或风门开度的方式来调节水量和风量,这种调节方式的缺点不仅是消耗大量能量,而且调节品质难以达到理想状态而导致空调的舒适度不良。

  应用交流变频技术通过对中央空调的末端空调风机箱、冷却塔风机、冷冻水 / 冷却水水泵、甚至主机驱动电机转速等进行控制调节,从而使空调各子系统风量、水流量等负荷工况参数按负荷情况得到适时调节,不但能改善系统的调节品质,达到阀门、风门节 / 回流调节、变极调速等落后调节方式所不能相比的调节性能,改善空调的舒适性;更能到达节约大量电能,降低设备运行费用。随着变频技术的成熟和发展,“一天的电费用两天的电”不再是天方夜谭。对中央空调进行变频节能改造是降本增效的一条捷径。中央空调系统的构成及工作原理:

  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。经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量,与冷却循环水进行热交换,由冷却水泵将带有热量的冷却水送到散热水塔上由水塔风扇对其进行喷淋冷却,与大气之间进行热交换,将热量散发到大气中去,如下图所示:

  

 

  冷冻水循环系统 :

  由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻主机流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道,通过各房间的盘管,带走房间内的热量,使房间内的温度下降。同时,房间内的热量被冷冻水吸收,使冷冻水的温度升高。温度升高了的循环水经冷冻主机后又成为冷冻水,如此循环不已。

  从冷冻主机流出,进入房间的冷冻水简称为“出水”,流经所有房间后回到冷冻主机的冷冻水简称为“回水”。无疑回水的温度将高于出水的温度形成温差。

  冷却水循环系统 :

  冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻主机在进行热交换、使水温冷却的同时,必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收,使冷却水温度升高。冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔,使之在冷却塔中与大气进行热交换,然后再将降温了的冷却水,送回到冷冻机组。如此不断循环,带走了冷冻主机释放的热量。

  流进冷冻主机的冷却水简称为“进水”,从冷冻主机流回冷却塔的冷却水简称为“回水”。同样,回水的温度将高于进水的温度形成温差。

  中央空调节能改造的必要性:

  由于设计时,中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计,并且留10-20%设计余量,然而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下,存在较大的富余,所以节能的潜力就较大,其中,冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载,冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节,存在很大的浪费。水泵系统的流量与压差以前是靠阀门和旁通调节来完成,因此,不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象,不仅大量浪费电能,而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。为解决这些问题需使水泵随着负载的变化调节水流量并关闭旁通。 再因水泵采用的是Y—△起动方式,电机的起动电流平均为其额定电流的3~4倍,在如此大的电流冲击下,接触器、电机的使用寿命大大下降,同时,起动时的机械冲击和停泵时的水锤现象,容易对机械零件、轴承、阀门、管道等造成破坏,从而增加维修工作量和备品、备件费用。

  节能系统介绍:

  采用安邦信G7系列变频器实现智能模糊控制,根据冷冻、冷却出回水的温差进行自动变频运行,在满足冷气量需求的同时,实现最大限度的节电率,最高可达60%以上。

  冷冻系统进行恒温控制。而以回水温度信号作为目标信号,使压差的目标值可以在一定范围内根据回水温度进行适当调整。就是说,当房间温度较低时,使压差的目标值适当下降一些,减小冷冻泵的平均转速,提高节能效果。这样一来,既考虑到了环境温度的因素,又改善了节能效果。

  具体方法是:在保证冷冻机组冷冻水流量所需前提下,确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率,可将其设定为下限频率。水泵电机频率调节是通过安装在系统管道上温度传感器测回水温度。温控器将其与设定值进行比较。当冷冻回水温度大于设定值时,变频器输出上限频率,水泵电机高速运转;当冷冻回水温度小于设定温度时电机以设定的频率曲线工作。系统图如下:

  

 

  冷却系统以压差信号为反馈信号,进行恒压差控制,系统如图所示:

  

 

  主要的功能有:

  *变频/工频切换功能

  如将转换K1开关置于“停”位,则不改变原控制柜的操作,如要变频运行,则转换1开关必须置于“1号”位

  *闭环全自动运行功能

  将转换开关K1置于“1”位,“变频运行”指示灯亮,此时变频器的运行频率由PID自动给定,无须人工调节。

  *开环调节功能

  将转换开关K1置于“1”位,“变频运行”指示灯亮,此时变频器的运行频率通过设定变频器参数F12=1,就可以通过调节电位器,人为设定。从运行情况看,进行变频节能改造后:

  *节能效果显著;

  *实现了软启动,电机启动电流大幅度下降,避免了电机启动时对电网的冲击;

  *设备运行更平稳,消除了启动和停机时的水锤效应;

  *实现了闭环全自动控制,提高了自动化水平,运行安全可靠、无人值守。

  结束语:

  变频器具有节能自动运行,能持续优化电机效率,实现最大的节能效果,同时内置PID调节器,方便实现自动化控制。一般整体节电效果达30%~60%,安全可靠、操作简单。

  中央空调是现代物业大厦,宾馆商场不可缺少的设施,它能给人们带来四季如春,温馨舒适的每一天,对中央空调实行节能改造,既节省了大量的电能,又保护了环境,更为重要的是为企业带来了巨大的经济效益,大大加强了企业的竞争力!

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