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一、概述:

在中央空調係統中,冷凍水泵和冷卻水泵的容量是根據建築物最大設計熱負荷選定的,且留有一定的設計餘量。在沒有使用調速的係統中,水泵一年四季在工頻狀態下全速運行,隻好采用節流或回流的方式來調節流量,產生大量的節流或回流損失,且對水泵電機而言,由於它是在工頻下全速運行,因此造成了能量的大大浪費。由於四季的變化,陰晴雨雪及白天與黑夜時,外界溫度不同,使得中央空調的熱負荷在絕大部分時間裏遠比設計負荷低。也就是說,中央空調實際大部分時間運行在低負荷狀態下。據統計,67%的工程設計熱負荷值為94-165W/m2,而實際上83%的工程熱負荷隻有58-93 W/m2,滿負荷運行時間每年不超過10-20小時。實踐證明,在中央空調的循環係統(冷卻泵和冷凍泵)中接入變頻係統,利用變頻技術改變電機轉速來調節流量和壓力的變化用來取代閥門控製流量,能取得明顯的節能效果。

二、節能原理:

 

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、風機的軸功率等於流量與壓力的乘積,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)根據上述原理可知:降低水泵、風機的轉速就,水泵、風機的功率可以下降得更多。例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz,則P45/P50=(45/50)3=0.729,即P45=0.729P50P為電機軸功率);將供電頻率由50Hz降為40Hz,則P40/P50=(40/50)3=0.512,即P40=0.512P50P為電機軸功率)。 

 

由以上內容可以看出,用變頻器進行流量(風量)控製時,可節約大量電能。中央空調係統在設計時是按現場最大冷量需求量來考慮的,其冷卻泵,冷凍泵按單台設備的最大工況來考慮的,在實際使用中有90%多的時間,冷卻泵、冷凍泵都工作在非滿載狀態下。而用閥門、自動閥調節不僅增大了係統節流損失,而且由於對空調的調節是階段性的,造成整個空調係統工作在波動狀態;而通過在冷卻泵、冷凍泵上加裝變頻器則可一勞永逸地解決該問題,還可實現自動控製,並可通過變頻節能收回投資。同時變頻器的軟啟動功能及平滑調速的特點可實現對係統的平穩調節,使係統工作狀態穩定,並延長機組及網管的使用壽命。

 

 

因此,隨熱負荷而改變水量的變流量空調水係統顯示了巨大的優越性,因而得到越來越廣泛的應用,采用變頻器調節泵的轉速,可以方便地調節水的流量,根據負荷變化的反饋信號經PID調節與變頻器組成閉環控製係統,使泵的轉速隨負荷變化,這樣就可以實現節能,其節能率通常都在20%以上。改造的節電率與用戶的使用情況密切相關,一般情況下,春、秋兩季運行節電率較高,可達40%以上,夏季由於用戶本身需要的電能就大,可節省的空間有限,一般在20%左右。

三、節能方案:

1、任達大廈現有中央空調為一套機組,有215KW冷卻泵(一用一備),211W冷凍泵(一用一備),由於主機壓縮機的改造空間不大,AG亚游官网僅對冷卻係統和冷凍係統進行節能改造。

中央空調實際運行時,冷卻係統和冷凍係統的進、出水溫差(△T)約為2℃,根據:

冷凍水、冷卻水帶走的熱量(r_= 流量(Q)×溫差(△T

AG亚游官网可以適當提高溫差(△T),降低流量(Q),也即降低轉速,即可達到節能的目的。

中央空調係統變頻改造的原理示意圖如下:

 

2、冷凍水係統

對於冷凍水係統,由於低溫冷凍水溫度取決於蒸發器的運行參數,隻需控製高溫冷凍水(回水)的溫度,即可控製溫差,現采用溫度傳感器、PID調節器和變頻器組成閉環控製係統,冷凍水回水溫度控製在T1,使冷凍水泵的轉速相應於熱負載的變化而變化。

 

3、冷卻水係統

對於冷卻水係統,取冷凝器兩側冷卻水的溫度作為控製參數,采用溫度傳感器、PID溫差調節器和變頻器及冷卻水泵組成閉環控製係統,冷卻水溫差控製在△T2,使冷卻水泵的轉速相應於熱負載的變化而變化,而冷卻水的溫差保持在設定值不變,使係統在滿足主機工況不變條件下,冷卻水泵係統節能最大。

 

4、控製方式

本方案在保留原工頻係統的基礎上加裝,采用PLC進行泵的自動切換,並能監控用電時間及狀況,配合加裝電表可清楚的知道節電情況,方便開展合同能源管理(EMC)

  

四、中央空調係統經變頻改造後的性能:

   1)采用變頻器閉環控製,可按需要進行軟件組態並設定溫度進行PID調節,使電機輸出功率隨熱負載的變化而變化,在滿足使用要求的前提下達到最大限度的節能。

   2)由於降速運行和軟啟運,減少了振動、噪音和磨損,延長了設備維修周期和使用壽命,提高了設備的MTBF(平均故障維修時間)值,並減少了對電網衝擊,提高了係統的可靠性。

   3)係統具有各種保護措施,使係統的運轉率和安全可靠性大大提高。

   (4)變頻調速閉環控製係統與原工頻控製係統互為互鎖,不影響原係統的運行,且在變頻調速閉環控製係統檢修或故障時,原工頻控製係統照樣可以正常運行。

 

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