中央空調(diào)節(jié)能改造方案

1、中央空調(diào)節(jié)能改造方案一、概述在中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻風機的容量是根據(jù)建筑物最大設(shè)計熱負荷選定的，且留有一定的設(shè)計余量。一般中央空調(diào)控制系統(tǒng)中，水泵及風機一年四季都是在工頻狀態(tài)下全速運行，采用節(jié)流或回流的方式來調(diào)節(jié)流量或風量，產(chǎn)生大量的節(jié)流或回流損失，且對水泵或風機電機而言，由于它是在工頻下全速運行，因此造成了能量的大大浪費。由于四季的變化，陰晴雨雪及白天與黑夜時，外界溫度不同，使得中央空調(diào)的熱負荷在絕大部分時間里遠比設(shè)計負荷低。也就是說，中央空調(diào)實際大部分時間運行在低負荷狀態(tài)下。據(jù)統(tǒng)計，67%67%的工程設(shè)計熱負荷值為 94-165W/m2,94-165W/m2,而實際上 8

2、3%83%勺工程熱負荷只有58-93W/m2,58-93W/m2,滿負荷運行時間每年不超過 10-2010-20 小時。實踐證明，在中央空調(diào)的循環(huán)系統(tǒng)（冷卻泵、冷凍泵及冷卻風機）中接入變頻系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量和壓力的變化用來取代閥門控制流量，能取得明顯的節(jié)能效果。二、中央空調(diào)系統(tǒng)工作原理1.11.1中央空調(diào)系統(tǒng)簡圖Rt;壓縮機1.21.2中央空調(diào)工作原理簡述、中央空調(diào)啟動后，冷凍單元工作，蒸發(fā)器吸收冷凍水中的熱量，使之溫度降低;JB5問F依F恥冷卻系冷知水冷冰艱同時，冷凝器釋放熱量使冷卻水溫度升高。、降了溫的冷凍水通過冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在各個房間由室內(nèi)風機加速進行熱

3、交換，帶走房間內(nèi)的熱量使房間內(nèi)的溫度降低后，又流回冷凍水端。、而升了溫的冷卻水通過冷卻泵壓入冷卻塔，由冷卻塔風機加速將冷卻水中的熱量散發(fā)到大氣中，使水溫降低后，流回冷卻水端。、冷凍機組工作一段時間后，達到設(shè)定溫度，由溫度傳感器檢測出來，并通過中間繼電器及接觸器控制冷凍機停止工作，溫度回升到一定值后又控制其運行。三、中央空調(diào)存在的問題1 1 冷卻水系統(tǒng)的不足從設(shè)計角度考慮，冷卻水泵電機的容量是按照最大換熱量（即環(huán)境氣溫最高，且所有場所的空調(diào)都開足）的情況下，再取一定的安全系數(shù)來確定的。而通常，f f# #況下，由于季節(jié)和晝夜氣溫的變化以及開機數(shù)目的不足，實際換熱量遠小于設(shè)計值，因此，電機容量遠大

4、于實際負荷，出現(xiàn)了大馬拉小車的情況。再從冷卻水流量考慮，冷卻水的作用是要及時將冷凝器中的熱量帶走，以保證制冷機能正常工作。從節(jié)能的角度看，只要能保證制冷機能正常工作，冷卻水流量越小，所做的無用功就越少，節(jié)能也就越明顯。根據(jù)流量公式：Q Q= =SVSV, ,過去由于交流電機的轉(zhuǎn)速不可調(diào)，只能通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥，改變管道截面積 S S 的方式來調(diào)節(jié)流量 Q Q, ,節(jié)流閥的存在對水流產(chǎn)生阻力，從而產(chǎn)生節(jié)流損耗，并且會引起機械振動和產(chǎn)生噪音。2 2 冷凍水系統(tǒng)的不足冷凍水泵的作用是將經(jīng)制冷機降溫的冷凍水通過輸送管道送到中央空調(diào)的各出風口處的風機盤管組件中，對環(huán)境起 B BI I 溫作用，冷凍水的流量與

5、冷凍水泵的轉(zhuǎn)速成正比，當冷凍水泵轉(zhuǎn)速高時，冷凍水的流量大，流速也快。因此，當冷凍水流過風機盤管組件時，還沒有充分的時間將所攜冷量全部釋放完，就又返回制冷機去了，因此冷凍水泵電機做了很多無用功，這些都是不必要的能耗。若能夠調(diào)節(jié)冷凍水泵電機的轉(zhuǎn)速，根據(jù)實際熱負荷的大小來調(diào)節(jié)冷凍水的流量（實際上是調(diào)節(jié)交換冷量的大?。┖土魉?，以便讓冷凍水在風機盤管組件中有充分的時間釋放與熱負荷大小相當?shù)睦淞?，冷凍水泵電機的功耗可大大降低。3 3 冷卻風機系統(tǒng)的不足冷卻塔是冷凍機組的冷卻水最主要的熱交換設(shè)備之一，它主要靠冷卻塔風機對冷卻水降溫，由于冷卻塔的設(shè)備容量是根據(jù)在夏天最大熱負載的條件下選定的,的條件，然而在實際

6、設(shè)備運行中，由于季節(jié)、氣候、工作負載的等效熱負載等諸多因素都決定了設(shè)備經(jīng)常是處于在較低熱負載的情況下運行，所以設(shè)備的耗電常常是不必要的和浪費的。因此，使用變頻調(diào)速控制冷卻風扇的轉(zhuǎn)速，在夜間或在氣溫較低的季節(jié)氣候條件下，通過調(diào)節(jié)冷卻風扇的轉(zhuǎn)速和冷卻風扇的開啟臺也就是考慮到最惡劣數(shù)，節(jié)能效果就非常顯著。四、節(jié)能改造原理交流異步電動機的轉(zhuǎn)速公式為：n n= =60f60f（1 1-s-s）PpPp。可見，轉(zhuǎn)速與電源頻率近似成正比,即改變頻率可改變電機的轉(zhuǎn)速。風機、水泵類負載屬于平方轉(zhuǎn)矩負載，即轉(zhuǎn)矩 T T 與轉(zhuǎn)速 n2n2 成正比，電機軸上的輸出功率 W W 與轉(zhuǎn)速 n3n3 成正比。而電機的耗電量

7、近似同電機軸上的輸出功率成正比，即電機的耗電量近似與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。由此可見，當電機的轉(zhuǎn)速稍有下降時，電機的耗電量就會大幅度地下降。過去由于電機轉(zhuǎn)速不可調(diào)，電機只能工作在開或停兩種狀態(tài)，即使當熱負荷很小的時候，也必須至少開一臺，電機軸上的輸出功率遠大于實際負荷的需要，從而造成不必要的能耗。若將電機的運行頻率由原來的 5050HzHz 下調(diào)到 4040HzHz 時，則電機的實際轉(zhuǎn)速大約降為額定轉(zhuǎn)速的80%80%，即 n n 實際= =0.0.8 8n n 額定.由于電機的額定功率為：W W 額定= =Kn3Kn3 額定，因此，電機運行在 4040HzHz 時的實際功率為：W W 實際=Kn3

8、Kn3 實際= =K K（0.0.8 8n n 額定）3=3=0.0.512512Kn3Kn3 額定= =0.512W0.512W 額定節(jié)電率= =（電機額定功率- -電機實際功率）P P 電機額定功率= =（W W 額定-W W 實際）PWPW 額定= =（W W 額定- -0.0.512512W W 額定）PWPW 額定= =48.48.8%8%由此可見，若風機和水泵的電機運行在 4040HzHz 時，理論上，電機實際軸上的輸出功率只有額定功率的一半左右，此時，理論上的節(jié)電率為 48.48.8%,8%,節(jié)電效果相當顯著，經(jīng)濟效益十分可觀。五、變頻調(diào)速技術(shù)的中央空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)采用交流變頻調(diào)速技

9、術(shù)后，由于電機可在很寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)速，可將所有節(jié)流閥開至最大，使管道暢通，這樣可以免去節(jié)流損耗。通過改變電機轉(zhuǎn)速改變冷卻水、冷凍水的流速，從而改變冷卻水、冷凍水白流量，使其達到滿足制冷機正常工作的要求，以及達到平衡熱負荷所需冷量的要求，而此時由于不存在節(jié)流損耗以及電機轉(zhuǎn)速降低，電機功率大幅度下降，從而達到節(jié)能的目的。采用變頻調(diào)速技術(shù)進行節(jié)能改造的關(guān)鍵在于可使電機轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)。過去由于交流電機轉(zhuǎn)速不可調(diào)，當開一臺泵不夠，而開兩臺泵又有余時，只能開兩臺泵，這樣，多余的部分就是浪費的部分。而現(xiàn)在由于轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，開一臺泵不夠時，開第二臺泵可以根據(jù)實際需要的大小設(shè)定其轉(zhuǎn)速，從而節(jié)約了本來多余的那部分

10、能量。因此，在這種系統(tǒng)中，任何時候只要求有一臺水泵電機處于可調(diào)狀態(tài)，就可以達到節(jié)能的目的。而且這種方式對系統(tǒng)中并聯(lián)運行的泵的臺數(shù)沒有任何限。這就是用 PLCPLC 控制器對變頻器進行切換控制的優(yōu)越性所在。在冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)和散熱水塔風機上分別采用變頻調(diào)速控制都可以達到節(jié)能的目的。在通常的中央空調(diào)系統(tǒng)中，往往有多臺冷卻水泵和冷凍水泵分別構(gòu)成管路并聯(lián)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)。在此類系統(tǒng)中，只須在冷卻水和冷凍水系統(tǒng)中各采用一臺變頻調(diào)速器，分別各用一臺 PLCPLC 控制器和切換控制器對一組冷卻泵電機和冷凍泵電機進行切換控制，使兩個系統(tǒng)都有一臺泵處于可調(diào)節(jié)狀態(tài)，這種控制方式在最大程度上節(jié)

11、約了投資，達到用最少的投資取得最大回報的效果。循環(huán)系統(tǒng)的控制原理和主電路如圖所示?？刂平o定給定給定系統(tǒng)系統(tǒng)水泵控制控制系統(tǒng)變頻變頻變頻速度速度速度冷飄機交贓制系先林泵控制系統(tǒng)六、水循環(huán)系統(tǒng)工作原理1 1 系統(tǒng)組成系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器 PLGPLG 切換控制器、機械聯(lián)鎖接觸器和水泵電機組成，水泵電機的個數(shù)可以是任意個。通過 PLCPLC 和切換控制器的控制，可使任一臺電機處于變頻工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)在任何時候都有一臺電機處于容量可調(diào)狀態(tài)，而其余電機根據(jù)實際負載的需要，或是處于停機狀態(tài)，或是工作在工頻狀態(tài)。并且，這種組合可以是任意的，完全由 PLCPLC 檢測運行溫度差通過 PLCPLC

12、內(nèi)部做 PIDPID 運算來控制變頻及工頻自由組合。機械聯(lián)鎖接觸器是為了在切換過程中從硬件上確保三相交流電源不會串入變頻器的輸出端而設(shè)置的。否則，當三相交流電源串入變頻器的輸出端時，變頻器會被損壞。6.6.2 2 工作原理當熱負荷較小、只需一臺電機工作在低于工頻狀態(tài)就能滿足要求時，根據(jù)操作者的意愿，可通過 PLCPLC 控制器和切換控制器使任一臺電機工作在變頻狀態(tài)，且運行頻率可根據(jù)實際負荷的大小任意設(shè)定。當熱負荷增大，開一臺電機不夠，而開兩臺電機又有余時，由 PLCPLC 檢測運行溫度差通過PLCPLC 內(nèi)部做 PIDPID 運算來控制變頻及工頻自由組合，PLCPLC 發(fā)出起動另一臺電機的指令，PLCPLC 控制器和切換控制器會網(wǎng)控制二承affi口1則可g.近OPLC冷卻風機和水泵動勒硼功率訊冷鐘風機品棍2滯標自動地將原來工作在變頻狀態(tài)的電機的頻率從運行頻率提升至工頻 5050HzHz, ,然后將它從變頻器上切除并直接掛接到工頻電源上，再將第二臺電機掛接到變頻器上，使第二臺電機實現(xiàn)平滑軟起動，運行頻率由操作者根據(jù)實際需要設(shè)定。熱負荷進一步增大，上述切換控制過程不斷重復(fù)，直至所有電機全部投入。系統(tǒng)能提供的最大容量是全部電機均工作在工頻滿負荷狀態(tài)。七、中央空調(diào)系統(tǒng)進行變頻改造的優(yōu)點變頻節(jié)能改造后除了可以節(jié)省大量的電能外還具有以下優(yōu)點：(1)(1