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中央空調系統變頻節電改造

發布時間:2019.04.17 09:38  瀏覽次數:   作者:admin

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一、中央空調的發展

中央空調系統在現代企業及生活環境改善方面極為普遍,而且某此生活環境或生產工序中是屬必須的,即所謂人造環境,不僅是溫度的要求,還有濕度、潔凈度等。至所以要中央空調系統,目的是提高產品質量,提高人的舒適度,集中供冷供熱效率高,便管理,節省投資等原因,為此幾乎企業、高層商廈、商務大樓、會場、劇場、辦公室、圖書館、賓館、商場、超市、酒店、娛樂場、體育館等中大型建筑上都采用中央空調的,它是現代大型建筑物不可缺少的配套設施之一,電能的消耗非常之大,是用電大戶,幾乎占了用電量50%以上,日常開支費用很大。

由于中央空調系統都是按最大負載并增加一定余量設計,而實際上在一年中,滿負載下運行最多只有十多天,甚至十多個小時,幾乎絕大部分時間負載都在70%以下運行。通常中央空調系統中冷凍主機的負荷能隨季節氣溫變化自動調節負載,而與冷凍主機相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動調節負載,幾乎長期在100%負載下運行,造成了能量的極大浪費,也惡化了中央空調的運行環境和運行質量。

 中央空調系統構成及工作原理

圖片7.png

1.冷凍機組

通往各個房間的循環水經由冷凍機組進行“內部熱交換”作用,使冷凍水降溫為5~7℃。并通過循環水系統向各個空調點提供外部熱交換源。內部熱交換產生的熱量,通過冷卻水系統在冷卻塔中向空氣中排放。內部熱交換系統是中央空調的“制冷源”。

2. 冷凍水塔

用于為冷凍機組提供“冷卻水”。

3.“外部熱交換”系統

此系統由兩個循環水系統組成:

a.冷凍水循環系統由冷凍泵及冷凍管道組成。

從冷凍機組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道,在各個房間內進行熱交換,帶走房間內的熱量,使房間內的溫度下降;

b.冷卻水循環系統由冷卻泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍機組進行熱交換,使水溫冷卻的同時,必將釋放大量的熱量,該熱量被冷卻水吸收,促使冷卻水溫度升高,冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入水塔,使之在冷卻塔中與大氣進行熱交換,然后再將降了溫的冷卻水,送回到冷凍機組,如此不斷循環,帶走冷凍機組所釋放的熱量。

4.冷卻風機

a.室內風機安裝于所有需要降溫的房間內,用于將由冷凍水冷卻了的冷空氣吹入房間,加速房間內的熱交換。

b.冷卻塔風機用于降低冷卻塔中的水溫,加速將“回水”帶回的熱量散發到大氣中去。

中央空調系統的四個部分都可以實施節電改造,但冷凍水機組和冷卻水機組改造后的節電效果最為理想。

5.系統組成

圖片8.png

原系統中冷凍、冷卻水泵采用的均是Y-△起動方式,電機的起動電流均為其額定電流的3~4 倍,在如此大的電流沖擊下,接觸器的使用壽命大大下降;同時,啟動時的機械沖擊和停泵時的水錘現象,容易對機械部件、軸承、閥門和管道等造成破壞,從而增加維修工作量、維修費用,設備也容易老化。

另外,由于冷凍泵軸輸送的冷量不能跟隨系統實際負荷的變化,其熱力工況的平衡只能由人工調整冷凍主機出水溫度,結果只能是用大流量獲得小溫差。這樣,不僅浪費能量,也惡化了系統的運行環境與運行質量。特別是在環境溫度偏低、某些末端設備溫控稍有失靈或靈敏度不高時,將會導致大面積空調室溫偏冷,感覺不適,嚴重干擾中央空調系統的運行質量。由流體傳輸設備(水泵、風機)的工作原理可知:水泵、風機的流量(風量)與其轉速成正比;水泵、風機的壓力(揚程)與其轉速的平方成正比;而水泵、風機的軸功率等于流量與壓力的乘積,故水泵、風機的軸功率與其轉速的三次方成正比(即與電源頻率的

三次方成正比)。變頻器節能的效果是十分顯著的,這種節能回報是看得見的。特別是調節范圍大、啟動電流大的系統及設備,通過圖2 可以直觀地看出在流量變化時只要對轉速(頻率)稍作改變就會使水泵軸功率有更大程度上的改變,此特點使得使用變頻器進行調速成為一種趨勢,而且不斷深入并應用于各行各業的調速領域。

根據上述原理可知:改變水泵、風機的轉速就可改變水泵、風機的輸出功率。

三、變頻改造方案

1.對冷凍泵進行變頻改造PLC控制器通過溫度模塊及溫度傳感器將冷凍機的回水溫度和出水溫度讀入控制器內存,并計算出溫差值;然后根據冷凍機的回水與出水的溫差值來控制變頻器的轉速,調節出水的流量,控制熱交換的速度。溫差大,說明室內溫度高系統負荷大,應提高冷凍泵的轉速,加快冷凍水的循環速度,加大流量,加快熱交換的速度;反之溫差小,則說明室內溫度低,系統負荷小,可降低冷凍泵的轉速,減緩冷凍水的循環速度,減小流量,

降低熱交換的速度以節約電能。

9600系列冷凍水恒溫控制改造方案.doc

   2.對冷卻泵進行變頻改造由于冷凍機組運行時,其冷凝器的熱交換量是由冷卻水帶到冷卻塔散熱降溫,再由冷卻泵送到冷凝器進行不斷循環的。冷卻水進水出水溫差大,說明冷凍機負荷大,需冷卻水帶走的熱量大,應提高冷卻泵的轉速,加大冷卻水的循環量;溫差小,則說明,冷凍機負荷小,需帶走的熱量小,可降低冷卻泵的轉速,減小冷卻水的循環量,以節約電能。

9600系列變頻器冷卻水恒溫控制.docx

   3.冷卻塔風機變頻控制通過檢測冷卻塔水的溫度對冷卻塔風機進行變頻調速閉環控制,使冷卻塔水溫恒定在設定溫度,可以有效地節省風機的電能額外損耗,能達到最佳節電效果。

   4.室內風機組變頻控制通過檢測冷房溫度對變風機組的風機進行變頻調速閉環控制,實現冷房溫度恒定在設定溫度。室內風機組變頻控制后可達到理想的節電效果,并且使空調效果更佳。

四、中央空調系統進行變頻改造的優點

變頻節能改造后除了可以節省大量的電能外還具有以下優點:

1)電機起動是軟起動,電流從0 A到額定電流變化,減小了大電流對電機的沖擊;

2)電機軟起動轉速從0 開始緩慢升速,可以有效減少水泵或風機的機械磨損;

3)變頻器是高性能的電力電子設備,具有較強的電機保護功能,能延長系統各部件的使用壽命;

4)使室溫維持恒定,讓人感到舒適;

5)經過改造后,可以使系統具有較高的可靠性,減少了環境噪音,減少了維修維護工作量。




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