變頻器在中央空調(diào)的節(jié)能應(yīng)用

1、變頻器在中央空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能應(yīng)用(1)一、水泵節(jié)能改造的必要性中央空調(diào)是大廈里的耗電大戶，每年的電費中空調(diào)耗電占60%左右，因此屮央空調(diào)的節(jié)能改造顯得尤為巫要。由于設(shè)計時，中央空調(diào)系統(tǒng)必須按天氣城熱、負(fù)荷故大時設(shè)計，并且留10-20%設(shè)計余量，然而實際上絕大部分時間空調(diào)是不會運行在滿負(fù)荷狀態(tài)下，存在較大的富余，所以節(jié)能的潛力就較大，其中，冷凍主機可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化作hi相應(yīng)調(diào)節(jié)，存在很大的浪費。水泵系統(tǒng)的流呈與壓差是靠閥門和旁通調(diào)節(jié)來完成，因此，不可避免地存在較大截流損失和大流呈、高壓力、低溫 差的現(xiàn)彖，不僅大量浪費電能，而且還造成中央空調(diào)最末端

2、達不到合理效果的情況。為了解決這些問題需使水泵隨著負(fù) 載的變化調(diào)節(jié)水流量并關(guān)閉旁通。再因水泵采川的是丫-起動方式，電機的起動電流均為其額定電流的34倍，一臺90kw的電動機其起動電流將達到500a,在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機的使用壽命大大下降，同時，起動時的機械沖擊和停泵時水垂現(xiàn)象，容易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備品、備件費用。綜上,為了節(jié)約能源和費用，需對水泵系統(tǒng)進行改造,經(jīng)市場調(diào)查與了解采用成熟的變頻器來實現(xiàn)，以便達到節(jié)能和延長電機、接觸器及機械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。這是因為變頻器能根據(jù)冷凍水泵和冷卻水泵負(fù)載變化隨之調(diào)整水泵電機的轉(zhuǎn)速，

3、在滿足屮央空調(diào)系統(tǒng)正常工作的情況下使冷凍水泵和冷卻水泵作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，以達到節(jié)能目的。水泵電機轉(zhuǎn)速下降，電機從電網(wǎng)吸收的電能就會大大減少。其減少的功耗p=p0 (1-(n1/no)3)(1)式減少的流量 aq=q0 (1-(n1/no)(2)式其中n1為改變后的轉(zhuǎn)速，n0為電機原來的轉(zhuǎn)速，p0為原電機轉(zhuǎn)速f的電機消耗功率，q0為原電機轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的 水泵流量。由上式可以看岀流量的減少與轉(zhuǎn)速減少的一次方成正比，但功耗的減少卻與轉(zhuǎn)速減少的三次方成正比。如：假設(shè)原流量為100個單位，耗能也為100個單位，如果轉(zhuǎn)速降低10個單位，由(2)式aq-qo (1-(n1/n0)=100* (1-(90/100

4、) =10 可得出流量改變了 10 個單位，但功耗由(1)式ap=p0l-(nl/n0)3=100* (1-(90/100)3)=27. 1可以得出,功率將減少27. 1個單位,即比原來減少27. 1%0再因變頻器是軟啟動方式，采用變頻器控制電機厲，電機在起動時及運轉(zhuǎn)過程中均無沖擊電流，而沖擊電流是膨響 接觸器、電機使川壽命最主耍、最直接的因素,同時采用變頻器控制電機后還可避免水垂現(xiàn)彖，因此可大人延長電機、 接觸器及機械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。二、水泵節(jié)能改造的方案中央空調(diào)系統(tǒng)通常分為冷凍(媒)水和冷卻水兩個系統(tǒng)(如下圖，左半部分為冷凍(媒)水系統(tǒng)，右半部分為冷卻水系統(tǒng))。根據(jù)國內(nèi)外

5、最新資料介紹，并影處通過對在中央空調(diào)水泵系統(tǒng)進行閉環(huán)控制改造的成功范例進行考察，現(xiàn)在水泵系統(tǒng)節(jié)能改造的方案大都采川變頻器來實現(xiàn)。1、冷凍(媒)水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制(1)、制冷模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制該方案在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的悄況f,確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將英設(shè)定為f限頻率并鎖立，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)廿是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水上管上的溫度傳感益檢測冷凍水凹水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率増減，控制方式是：冷凍冋水溫度大于設(shè)定溫度時頻率無極上調(diào)。（2）、制熱模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制該模式是在中中央空調(diào)中熱泵運行（即制熱）時冷凍水泵系統(tǒng)的控制

6、方案。同制冷模式控制方案一樣，在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將具設(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經(jīng)rh溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減。不同的是：冷凍回水溫度小于設(shè)定溫度時頻率無極上調(diào)，當(dāng)溫度傳感檢測到的冷凍水回水溫越高，變頻器的輸出頻率越低。無錫伊萊克電氣有限公司生產(chǎn)的系列智能變頻器都具有以上功能，通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器（如圖，安裝在冷凍水系統(tǒng)冋水主管上的a處）來檢測冷凍水的冋水溫度,并可直接通過設(shè)定變頻器參數(shù)使系統(tǒng)溫度調(diào)控在需耍的范囤

7、內(nèi)。終卩端心中.央.空調(diào)王機，冷卻特變頻器中央空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能應(yīng)用（2 ）1.概述建筑物能耗描述：大部份建筑物一年中，只有兒十天時間，中央空調(diào)處于最大負(fù)荷。中央空調(diào)冷負(fù)荷，始終處于動態(tài)變化z中，如每天早晚，每季交韓，每年輪回，壞境及人文，實時影響中央空調(diào)冷負(fù)荷。-般，冷負(fù)荷在5'60%范圍內(nèi)波動，大多數(shù)建筑物每年至少70%是處于這種情況。而大多數(shù)屮央空調(diào)，因系統(tǒng)設(shè)計多數(shù)以最大冷負(fù)荷為最大功率驅(qū)動。這樣，造成實際需要冷負(fù)荷與最人功率輸出z間的矛盾，實際造成巨大能源浪費，給公司造成巨額電費支岀，增加經(jīng)營者的成本，降低企業(yè)競爭力。2. 小央空調(diào)變頻節(jié)能分析中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成屮央空調(diào)系統(tǒng)主要由

8、以下兒個部分組成：1. 冷水機組這是中央空調(diào)的“制冷源”，“心藏”，通往各個房間循環(huán)水由冷水機組進行“內(nèi)部交換”，降溫為“冷卻水”。2. 冷卻水塔用于為冷水機組提供冷卻水。3. 外部熱交換系統(tǒng)由兩個循環(huán)水系統(tǒng)組成(1) 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)由冷凍泵及冷凍水管道組成。從冷水機組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在個房間內(nèi)進行熱交換，帶 走房間內(nèi)熱量，是房間內(nèi)的溫度下降。(2) 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷卻泵及冷卻水管道及冷卻塔組成。冷水機組進行熱交換,是水溫冷卻的同時，必將釋放大就的熱量。該熱量被冷卻水吸收，是冷卻水溫度升高。冷卻泵將升了溫冷卻水壓入冷卻塔，使z在冷卻塔中與大氣進行熱交換，然后再降了溫的

9、冷卻水，送回到冷水機組。如此不斷循壞，帶走冷水機組釋放的熱呈。4. 冷卻風(fēng)機冇兩種情況：室內(nèi)風(fēng)機。安裝于所需要降溫的房間內(nèi)，用于將由冷凍水冷卻了的空氣吹入房間，加速房間內(nèi)的熱交換。冷卻塔風(fēng)機。用于降低冷卻塔的水溫，加速將“冋水”帶回的熱量散發(fā)到人氣中去。川央空調(diào)系統(tǒng)的拖動1. 冷水機組拖動系統(tǒng)2. 冷凍泵拖動系統(tǒng)。由若干臺水泵組成。3. 冷卻泵拖動系統(tǒng)。由若干臺水泵組成。4. 風(fēng)機(包括室內(nèi)風(fēng)機和冷卻塔風(fēng)機)拖動系統(tǒng)。拖動系統(tǒng)不能調(diào)速，故能耗大。中央空調(diào)系統(tǒng)拖動節(jié)能經(jīng)濟指標(biāo)分析。1. 対冷凍泵拖動系統(tǒng)，冷卻泵拖動系統(tǒng)，風(fēng)機(包括室內(nèi)風(fēng)機和冷卻塔風(fēng)機)拖動系統(tǒng)。節(jié)能35%“55%。最小節(jié)能35乳

10、 最大達55%。2. 對冷水機紐拖動系統(tǒng)節(jié)能20% 30%o最小節(jié)能20%,最大達30%o對風(fēng)機水泵類根據(jù)流體力學(xué)原理，風(fēng)量q與轉(zhuǎn)速n的一次方成正比，風(fēng)壓h與轉(zhuǎn)速n的二次方成疋比，軸功率與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比。即q=kl*nh=k2*n2ps=k3*n3當(dāng)所需風(fēng)量減少，風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低時，其功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降。如所需風(fēng)量的80%,則轉(zhuǎn)速也卜-降為額定轉(zhuǎn)速的80%, 而軸功率降51。2%：當(dāng)所需風(fēng)奉為而額定風(fēng)就的50%時，而軸功率降12。5%»當(dāng)然，轉(zhuǎn)速降低時，效率也會冇所f降， 同時還應(yīng)考慮控制裝置的附加損耗等影響。即使如此，這種節(jié)電效果也非常可觀。通過實際證明，風(fēng)機水泵類，節(jié)能40

11、%-50%o對離心式水冷機組節(jié)能2概-35%.最小節(jié)能25%,.最大節(jié)能35%o離心式水冷機組拖動特點。機械特性具冇恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)，故電機的軸功率pl與轉(zhuǎn)速n成正比大影數(shù)處于長時間連續(xù)運動狀態(tài)，但負(fù)載大小常有變動，為連續(xù)變動負(fù)載。飛輪力矩（gd2）大，故要求有較大的啟動轉(zhuǎn)矩。啟動次數(shù)少，對升降時間無耍求。人筋數(shù)有口動卸載于裝載裝登，在口動卸栽或裝載時，負(fù)我將突變。離心式水冷機組調(diào)速的必要1.從節(jié)能的角度看。（1）由于壓縮機不（2）排除在滿負(fù)載狀態(tài)卜長時間運行的可能性，（3）所以，（4）只能按最大需求來決定電動機的容量，（5）故設(shè)計裕量-般偏大。在實際運行中，（6）輕載運行的時間所占的比例是非常高的。如采用變頻調(diào)速，（7）可大大提高輕載運行時的工作效率。因此，（8）節(jié)能潛力是很大的。（9）有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門開度和改變?nèi)~片角度），（