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創(chuàng)杰ACTV6變頻器在中心空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能應(yīng)用

中心空調(diào)是大廈里的耗電大戶,每年的電費(fèi)中空調(diào)耗電占60%左右,因此中心空調(diào)的節(jié)能改造顯得尤為重要.

由于設(shè)計(jì)時(shí)中心空調(diào)系統(tǒng)必須按天氣最熱負(fù)荷最大時(shí)設(shè)計(jì)并且留10-20%設(shè)計(jì)余量,然而實(shí)際上盡大部分時(shí)間空調(diào)是不會(huì)運(yùn)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(jī),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)載變化作出相應(yīng)調(diào)節(jié)存在很大的浪費(fèi).

水泵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的流量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量高壓力低溫差的現(xiàn)象.不僅大量浪費(fèi)電能而且還造成中心空調(diào)最末端達(dá)不到公道效果的情況.為了解決這些題目需使水泵隨著負(fù)載的變化調(diào)節(jié)水流量并封閉旁。

再因水泵風(fēng)機(jī)采用的是Y- 起動(dòng)方式電機(jī)的起動(dòng)電流均為其額定電流的3 4 倍一臺(tái)90KW 的電動(dòng)機(jī),其起動(dòng)電流將達(dá)到500A .在如此大的電流沖擊下接觸器電機(jī)的使用壽命大大下降同時(shí),起動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊和停泵時(shí)水垂現(xiàn)象,輕易對(duì)機(jī)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用度。

綜上,為了節(jié)約能源和用度,需對(duì)水泵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改造,經(jīng)市場調(diào)查與了解,采用成熟的變頻器來實(shí)現(xiàn)以便達(dá)到節(jié)能和延長電機(jī)接觸器及機(jī)械散件軸承閥門管道的使用壽命。

這是由于變頻器能根據(jù)冷凍 水泵送風(fēng)機(jī)和冷卻水泵負(fù)載變化隨之調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速,在滿足中心空調(diào)系統(tǒng)正常工作的情況下,使冷凍水泵送風(fēng)機(jī)和冷卻水泵作出相應(yīng)調(diào)節(jié)。以達(dá)到節(jié)能目的以水泵為例水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速下降電機(jī)從電網(wǎng)吸收的電能就會(huì)大大減少其減少的功耗P=P0 1-(N1/N0)3 1 式
    減少的流量Q=Q0 1-(N1/N0) 2 式
    其中N1 為改變后的轉(zhuǎn)速,N0 為電機(jī)原來的轉(zhuǎn)速,P0 為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下的電機(jī)消耗功率, Q0 為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的水泵流量。
    由上式可以看出流量的減少與轉(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(gè)單位耗能也為100 個(gè)單位假如轉(zhuǎn)速降低10 個(gè)單位
    由2式Q=Q0 1-(N1/N0) =100 1-(90/100) =10 可得出流量改變了10 個(gè)單位但功耗
    由1 式P=P0[1-(N1/N0)3]=100 1-(90/100)3 =27.1 可以得出功率將減少27.1 個(gè)
單位即比原來減少27.1%
    再因變頻器是軟啟動(dòng)方式,采用變頻器控制電機(jī)后電機(jī)在起動(dòng)時(shí)及運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,均無沖擊電流,而沖擊電流是影響接觸器電機(jī)使用壽命最主要最直接的因素同時(shí)采用變頻器, 控制電機(jī)后還可避免水垂現(xiàn)象,因此可大大延長電機(jī)接觸器及機(jī)械散件軸承閥門管道的使用壽命。

     水泵節(jié)能改造的方案

     中心空調(diào)系統(tǒng)通常分為冷凍媒水和冷卻水兩個(gè)系統(tǒng)。根據(jù)國內(nèi)外最新資料先容并多處通過對(duì)在中心空調(diào)水泵系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制改造的成功范例進(jìn)行考察,現(xiàn)在水泵系統(tǒng)節(jié)能改造的方案大都采用變頻器來實(shí)現(xiàn)。

     1 冷凍媒水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制(推薦檢測回水溫度) 
    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情況下,確定一個(gè)冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率,將其設(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)過溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減控制方式,是冷凍回水溫度大于設(shè)定溫度時(shí)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
    該模式是在中中心空調(diào)中熱泵運(yùn)行即制熱時(shí)冷凍水泵系統(tǒng)的控制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(gè)冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率,將其設(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)過溫度控制器設(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(shí)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。此系統(tǒng)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安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上來檢測冷凍水的回水溫度。并可直接通過設(shè)定變頻器參數(shù)使系統(tǒng)溫度調(diào)控在需要的范圍內(nèi)。

     隨著生活水平的進(jìn)步,人們已開始關(guān)注生活與工作環(huán)境的舒適性大型公共建筑,如商場,賓館,影劇院等均設(shè)置有中心空調(diào)系統(tǒng),而大多數(shù)中心空調(diào)的運(yùn)行,盡大部分末端機(jī)采用開/關(guān)控制方式,難以滿足人們對(duì)舒適感的要求。變頻技術(shù)的飛速發(fā)展本錢進(jìn)一步下降使得這一要求成為現(xiàn)實(shí)。

    1 調(diào)節(jié)風(fēng)量
    在中心空調(diào)系統(tǒng)中冷熱的輸送介質(zhì),通常是水在末端將與熱交換器充分接觸的清潔空氣,由風(fēng)機(jī)直接送進(jìn)室內(nèi),從而達(dá)到調(diào)節(jié)室溫的目的。在輸送介質(zhì)水溫度恒定的情況下,改變送風(fēng)量可以改變帶進(jìn)室內(nèi)的制冷熱量,從而較方便地調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度這樣便可以根據(jù)自己的要求,來設(shè)定需要的室溫調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,可以控制送風(fēng)量使用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速在變頻的同時(shí),輸出真?zhèn)€電壓亦隨之改變,從而節(jié)約了能源降低了系統(tǒng)噪音其經(jīng)濟(jì)性和舒適性是不問可知的。

    2 控制方式的確立
    1 在室內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢?,安裝手動(dòng)調(diào)節(jié)控制終端調(diào)速電位器VR 和運(yùn)行開關(guān)KK 置于控制終端盒,內(nèi)變頻器的集中供電由空氣開關(guān)控制,需要送電時(shí)在配電控制室直接操縱調(diào)整頻率設(shè)定電位器VR ,可以改變變頻器的輸出頻率,從而控制風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量封閉時(shí)斷開KK, 即可此方式本錢低廉隨意性強(qiáng)。
    2 當(dāng)室外溫度變化或者冷/熱輸送介質(zhì)溫度發(fā)生改變時(shí)將可能造成室溫隨之改變。
對(duì)環(huán)境舒適要求較高的消費(fèi)群體則可以采用自動(dòng)恒溫運(yùn)行方式, 選擇內(nèi)置PID 軟件模塊的變頻器控制終真?zhèn)€方式,同手動(dòng)方式電位器用來設(shè)定溫度而不是調(diào)整頻率變頻器,通過采集來自反饋端VPF/IPF 的溫度丈量值與給定值作比較送進(jìn)PID 模塊,運(yùn)算事自動(dòng)改變U V W 端子的輸出頻率,調(diào)整送風(fēng)量達(dá)到自動(dòng)恒溫運(yùn)行。
    3 送風(fēng)機(jī)的分布可能不是均勻的,對(duì)于稍大的室內(nèi)空間則可以采集區(qū)域溫度均勻法策略調(diào)節(jié)送風(fēng)量以滿足特殊需要量場所。
    4 為降低本錢個(gè)別的變頻器可能沒有內(nèi)置PID 軟件模塊選用外加PID 調(diào)節(jié)器即可。

    3 冷卻水系統(tǒng)的閉環(huán)控制(推薦檢測進(jìn)水與回水溫度差調(diào)節(jié))
    由于冷卻塔的水溫是隨環(huán)境溫度而變的,其單測水溫不能正確地反映冷凍機(jī)組內(nèi)產(chǎn)生熱量的多少,所以對(duì)于冷卻泵以進(jìn)水和回水間的溫差作為控制依據(jù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)水和回水間的恒溫差控制是比較公道的溫差大說明冷凍機(jī)組產(chǎn)生的熱量大應(yīng)進(jìn)步冷卻泵的轉(zhuǎn)速增大冷卻水的循環(huán)速度溫差小說明冷凍機(jī)組產(chǎn)生的熱量小可以降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速減緩冷卻水的循環(huán)速度以節(jié)約能源.現(xiàn)有的控制方式大都先確定一個(gè)冷卻泵變頻器工作的最小工作頻率將其設(shè)定為下限頻率并鎖定變頻冷卻水泵的頻率是取冷卻管進(jìn)出水溫度差和(出水溫度)信號(hào)來調(diào)節(jié)當(dāng)進(jìn)出水溫差大于設(shè)定值時(shí)頻率無極上調(diào)當(dāng)進(jìn)出水溫差小于設(shè)定值時(shí)頻率無極下調(diào)(同時(shí)當(dāng)冷卻水出水溫度高于設(shè)定值時(shí)頻率優(yōu)先無極上調(diào)當(dāng)冷卻水出水溫度低于設(shè)定值時(shí)按溫差變化來調(diào)節(jié)頻率進(jìn)出水溫差越大變頻器的輸出頻率越高進(jìn)出水溫差越小變頻器的輸出頻率越低)

   其優(yōu)點(diǎn)有
1 只需在中中心空調(diào)冷卻管出水端安裝一個(gè)溫差傳感器如上圖安裝在冷卻水系統(tǒng)中中心空調(diào)冷卻水出水主管上的AB 處簡單可靠
2 當(dāng)冷卻水出水溫度高于溫度上限設(shè)定值時(shí)頻率直接優(yōu)先上調(diào)至上限頻率
3 當(dāng)冷卻水出水溫度低于溫度下限設(shè)定值時(shí)頻率直接優(yōu)先下調(diào)至下限頻率而采用冷卻管進(jìn)出水溫度差來調(diào)節(jié)很難達(dá)到這點(diǎn)
4 當(dāng)冷卻水出水溫度介于溫度下限設(shè)定值與溫度上限設(shè)定值時(shí)通過對(duì)冷卻水出水溫度及溫度上下限設(shè)定值進(jìn)行計(jì)算從而達(dá)到對(duì)頻率進(jìn)行無極調(diào)速閉環(huán)控制迅速正確
5 節(jié)能效果更為明顯當(dāng)冷卻水出水溫度低于溫度上限設(shè)定值時(shí)采用冷卻管進(jìn)出水溫度差來調(diào)節(jié)方式?jīng)]有將出水溫度低這一因素加進(jìn)節(jié)能考慮范圍而僅僅由溫度差來對(duì)頻率進(jìn)行無極調(diào)速而采用上下限溫度來調(diào)節(jié)方式充分考慮這一因素因而節(jié)能效果更為明顯通過對(duì)多家用戶市場調(diào)查均勻節(jié)電率要進(jìn)步5 以上節(jié)電率達(dá)到20 40
6 具有首次起動(dòng)全速運(yùn)行功能通過設(shè)定變頻器參數(shù)中的數(shù)值可使水系統(tǒng)充分交換一段時(shí)間避免由于剛起動(dòng)運(yùn)行時(shí)熱交換不充分而引起的系統(tǒng)水流量過小
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