中央空調(diào)的變頻控制設(shè)計(jì)及節(jié)能分析[權(quán)威資料]

中央空調(diào)的變頻控制設(shè)計(jì)及節(jié)能分析 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平得到提高，空調(diào)逐漸成為人們冬夏生活的必備品，為人們的生活提供了舒適性。本文主要就中央空調(diào)的變頻控制設(shè)計(jì)及節(jié)能進(jìn)行了分析研究。 關(guān)鍵詞：中央空調(diào)；變頻控制設(shè)計(jì)；節(jié)能 TM925 A 目前，空調(diào)已經(jīng)成為人們生活中重要的生活必備品，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，空調(diào)系統(tǒng)也在不斷創(chuàng)新和發(fā)展。中央空調(diào)的變頻控制成為應(yīng) 用比較廣泛的系統(tǒng)，給人們提供了比較舒適的生活環(huán)境，然而中央空調(diào)的能耗也是不可小覷的，所以加強(qiáng)中央空調(diào)的節(jié)能成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。本文對(duì)中央空調(diào)的變頻控制設(shè)計(jì)以及節(jié)能情況進(jìn)行分析，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 一、中央空調(diào)的概述 1、中央空調(diào)系統(tǒng) 中央空調(diào)水系統(tǒng)是以水為載冷劑的問接制冷系統(tǒng)，通過冷凍水、冷卻水、制冷劑和空氣的之間的熱交換將室內(nèi)的熱量傳遞到外面空氣中來達(dá)到降低室內(nèi)溫度的目的。目前國(guó)內(nèi)的中央空調(diào)系統(tǒng)大都采用定流量的運(yùn)行方案，致使系統(tǒng)能耗居高不下。近年來隨著變頻速技術(shù)的飛速發(fā)展， 使得變頻控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，隨之變頻控制技術(shù)也逐漸開始應(yīng)用到很多大型中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造中。 2、中央空調(diào)的結(jié)構(gòu)組成 中央空調(diào)系統(tǒng)一般主要包括風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、制冷機(jī)組和冷卻水系統(tǒng)四個(gè)組成部分，如圖 1 所示。 二、中央空調(diào)變頻控制設(shè)計(jì) 1、中央空調(diào)變頻控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)采用單閉環(huán)進(jìn)行控制 ,利用溫度傳感器分別測(cè)出冷卻水的出水溫度和回水溫度 ,將出水溫度和回水溫度分別轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào) ,這些信號(hào)通過 PID 控制器進(jìn)行相應(yīng)的放大使之能作為變 頻器的控制信號(hào) ,在控制中采用 PLC 進(jìn)行控制 ,驅(qū)動(dòng)變頻器產(chǎn)生變頻信號(hào) ,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)變頻器進(jìn)行變頻控制 ,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。 2、中央空調(diào)制冷系統(tǒng) 目前，間接制冷是大部分中央空調(diào)系統(tǒng)普遍采用的方式。這種中央空調(diào)系統(tǒng)的工作過程一般是由以下五個(gè)循環(huán)部分共同完成的，如圖 2 所示 : 在室內(nèi)空氣循環(huán)和冷凍水循環(huán)中，中央空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)盤管是室內(nèi)空氣循環(huán)和冷凍水循環(huán)的主要熱交換設(shè)備。在冷凍水泵的作用下，低溫冷凍水進(jìn)入風(fēng)機(jī)盤管內(nèi)在風(fēng)機(jī)的作用下對(duì)室內(nèi)的空氣進(jìn)行熱量交換。這樣，空氣溫度便降低了， 冷凍水溫度則升高了。最后低溫的空氣被風(fēng)機(jī)帶到各個(gè)需要降溫的房間內(nèi)，被帶到蒸發(fā)器中與制冷劑進(jìn)行熱交換也就完成了整個(gè)室內(nèi)降溫的過程。 3、送風(fēng)系統(tǒng) 系統(tǒng)中送風(fēng)系統(tǒng)的變頻控制設(shè)計(jì)主要是由相關(guān)的送風(fēng)設(shè)備來進(jìn)行的 ,送風(fēng)設(shè)備主要包括盤管風(fēng)機(jī)、變風(fēng)量風(fēng)機(jī)，還有回風(fēng)機(jī)、新風(fēng)機(jī)等等。要想改變地風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就需要借用變頻器來進(jìn)行 ,確保風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性 ,一方面 ,能夠防止冷凍水從頂棚上漫出來 ,另一方面 ,便于進(jìn)行系統(tǒng)控制，同時(shí)還能達(dá)到很好的節(jié)能效果 ,屬于中央空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的重要手段。變頻風(fēng)機(jī)盡量選擇恒溫 PID 實(shí)現(xiàn) 控制 ,主要是因?yàn)檎麄€(gè)空調(diào)區(qū)域的空間比較小 ,然而舒適性的要求相對(duì)較高 ,所以在實(shí)際工作中 ,需要與運(yùn)行需求相結(jié)合 ,做出相應(yīng)的調(diào)整。大型空調(diào)如果是在節(jié)假日 ,就需要使用多段速變風(fēng)量的措施實(shí)施控制。該控制手段是與其他控制手段有區(qū)別的，它的主要特征就是在估算風(fēng)量的基礎(chǔ)之上 ,與已有的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合 ,實(shí)現(xiàn)程序的控制工作 ,系統(tǒng)在運(yùn)行過程中 ,需要風(fēng)量比較少 ,那么需要改變吸風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制風(fēng)量 ,此外 ,還能夠有效減少風(fēng)機(jī)能耗1。 4、水循環(huán)系統(tǒng) 在變頻設(shè)計(jì)中 ,水循環(huán)系統(tǒng)的變頻控制設(shè)計(jì)也是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。通常情 況下 ,主要是通過變頻調(diào)速技術(shù) ,使得水循環(huán)系統(tǒng)冷卻水和冷凍水發(fā)生改變 ,并且結(jié)合水泵電機(jī)的運(yùn)行 ,保持整個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)的良好運(yùn)行 ,但是一定要控制好水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,使電機(jī)在輸送能量過程中 ,確保能量的充分利用。在實(shí)踐中 ,對(duì)于水循環(huán)系統(tǒng)的變頻設(shè)計(jì) ,還要結(jié)合具體情況進(jìn)行具體調(diào)整 :第一 ,冷凍水循環(huán)系統(tǒng)。在制冷機(jī)組中 ,要注意出水量和溫差的控制 ,可通過設(shè)置一個(gè)溫度傳感器 ,安裝在冷凍水回水管上方 ,并且與變頻器和 PID 調(diào)節(jié)器三者的結(jié)合應(yīng)用 ,構(gòu)成一個(gè)良好的閉環(huán)控制系統(tǒng) 2。與此同時(shí) ,還要考慮到冷凍水的溫差 ,將變頻器頻率控制在合理的范 圍內(nèi) ,保證電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。在這個(gè)過程中 ,對(duì)于冷凍水出水量調(diào)節(jié) ,其主要的作用就是通過風(fēng)機(jī)組件 ,使得冷凍水能夠有足夠的時(shí)間釋放 ,并且在相同的時(shí)間內(nèi) ,使得水泵電機(jī)的功耗就大大降低。在這里我們以制冷模式為例作具體詳細(xì)地說明 :一般而言 ,如果溫差小 ,那么說明室內(nèi)溫度較低 ,室內(nèi)負(fù)荷也比較小 ,這時(shí) ,通過變頻控制 ,使得冷凍水泵的轉(zhuǎn)速有效地降低 ,相應(yīng)的變頻也會(huì)有所下調(diào) ；第二 ,冷卻水系統(tǒng)。在整個(gè)系統(tǒng)中 ,冷卻水系統(tǒng)的變頻控制與冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制方式是一樣的 ,都是通過冷卻水的回水溫度 ,結(jié)合相關(guān)的機(jī)組 ,構(gòu)建閉環(huán)系統(tǒng) ,從而進(jìn)行變頻調(diào) 節(jié)。在系統(tǒng)中 ,如果溫差小 ,則說明機(jī)組產(chǎn)生的熱量較小 ,那么需要將冷卻泵的轉(zhuǎn)速有效地降低 ,下調(diào)頻率 ,進(jìn)而有地控制在冷卻水的循環(huán)速度 3；若是溫差大 ,則采用相反的方式進(jìn)行頻率調(diào)整方可。 三、中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能 1、中央空調(diào)的耗能分析 在中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)和制冷機(jī)組等設(shè)備的能耗幾乎占據(jù)整個(gè)系統(tǒng) 90%以上的能耗。設(shè)備的能耗的具體情況如下： 1.1 制冷機(jī)組能耗，整個(gè)制冷機(jī)組中主要是壓縮機(jī)壓縮做功所消耗的電能 ； 1.2 冷凍水泵能 耗，為了保證冷凍水與風(fēng)機(jī)盤管內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換所做的功； 1.3 冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)的能耗，將冷卻水與制冷劑進(jìn)行熱交換所做的功； 1.4 風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)能耗 :風(fēng)機(jī)將冷凍水中的冷量帶到室內(nèi)空氣中所消耗的電能。 2、制冷設(shè)備能耗緩解措施 通過對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)備的高效管理和協(xié)調(diào)工作，盡量減少設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，避免設(shè)備的不必要啟動(dòng)。降低流體的流量，這可以按照實(shí)際的負(fù)荷需求，利用控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)拖動(dòng)設(shè)備的水流量和風(fēng)機(jī)風(fēng)量等進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)，以減少拖動(dòng)設(shè)備在非滿負(fù)荷狀態(tài) 下的能耗 ；改良管路系統(tǒng)，通過管道管徑的良好設(shè)計(jì)來保證降低水泵的輸出楊程 ；提高設(shè)備的運(yùn)行效率，通過合理選擇和有效管理設(shè)備來提高他們的運(yùn)行效率。 3、中央空調(diào)變頻節(jié)能分析 根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗分析可以知道，中央空調(diào)系統(tǒng)的耗能部分主要包括冷凍水泵、壓縮機(jī)、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)盤管五大部分。而這些設(shè)備通常采用的都是三相交流異步電動(dòng)機(jī)。根據(jù)交流電機(jī)的調(diào)速原理可以得出如下關(guān)系式為 : 式中， n 表示電機(jī)的轉(zhuǎn)速，滾示定子電流的頻率， P 表示磁極對(duì)數(shù)，由該關(guān)系式可以知道，電流頻率印磁極對(duì)數(shù) P中任何一個(gè)變化，都會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n。然而現(xiàn)實(shí)中電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù) P 都是固定的，如此一來僅僅通過控制電流頻率 f,便可以達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。轉(zhuǎn)速 n、流量 G、揚(yáng)程H，功率 P 是風(fēng)機(jī)和水泵的基本性能參數(shù)。根據(jù)相似定律，同一臺(tái)風(fēng)機(jī)或水泵有如下關(guān)系式 : 式中， G,H,P,n 分別表示風(fēng)機(jī)或者水泵的流量、揚(yáng)程、功率和轉(zhuǎn)速，而 G1,H1,P1,n1 分別表示風(fēng)機(jī)或者水泵的額定流量、額定揚(yáng)程、額定功率和額定轉(zhuǎn)速 由上式可以知道，流量正比于轉(zhuǎn)速，揚(yáng)程正比于轉(zhuǎn)速的平方，功率正比于轉(zhuǎn)速的立方。因此，只需要小幅度 的轉(zhuǎn)速下降就可以獲得大幅度能耗的降低?？上攵?，我們需要考慮的問題便成了如何最大限度的降低水泵或者風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的問題，當(dāng)然前提是在不影響中央空調(diào)系統(tǒng)安全運(yùn)行并且滿足負(fù)荷需求的情況下。 4、基于 PLC 的變頻節(jié)能系統(tǒng)的運(yùn)行方案 首先啟動(dòng) 1 號(hào)泵 ,進(jìn)行恒溫度差的控制。當(dāng)工作頻率上升至設(shè)定的切換上限值 (通?？尚∮?50Hz,如 48Hz)時(shí) ,控制系統(tǒng) (PLC,下同 )發(fā)出啟動(dòng)指令 ,2 號(hào)泵啟動(dòng) ,1 號(hào)泵和 2 號(hào)泵同時(shí)進(jìn)行變頻調(diào)速 ,實(shí)現(xiàn)恒溫度 (差 )控制。當(dāng)兩臺(tái)臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行 ,而工作頻下限至設(shè)定的下限切換頻率值 (如 35Hz)時(shí) ,控制系統(tǒng)發(fā)出關(guān)閉指令 ,1 號(hào)泵停止運(yùn)行 ,系統(tǒng)進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)入單臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)。將溫度傳感器的感測(cè)機(jī)構(gòu)放入出 (回 )水口處 ,信號(hào)裝置產(chǎn)生的信號(hào)直接接入 PID 調(diào)節(jié)器的信號(hào)輸入端 ,其信號(hào)輸出端產(chǎn)生的信號(hào)直接接 PLC 的輸入端子 ,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行變頻節(jié)能控制。 結(jié)束語(yǔ) 總之，中央空調(diào)變頻控制設(shè)計(jì)與節(jié)能，在某種程度上為人們生活舒適度提供保障，也有助于節(jié)能環(huán)保的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展有著促進(jìn)作用。 參考文獻(xiàn)： 1來倩 .概述中央空調(diào)的變頻控制設(shè)計(jì)及節(jié)能 J.城市建設(shè)理論研究（ 電子版）， 2013，（ 23） . 2王博 .中央空調(diào)的變頻節(jié)能設(shè)計(jì) J.中國(guó)科技博覽， 2012，（ 09）： 32. 3丘呈龍 . 中央空調(diào)的變頻控制設(shè)計(jì)及節(jié)能分析 J. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) ,2012,31:70. 文檔資料：中央空調(diào)的變頻控制設(shè)計(jì)及節(jié)能分析 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費(fèi)閱讀及下載 閱讀相關(guān)文檔 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