中央空調系統變頻節能改造

1.概述

  變頻調速技術作為一種成熟的節能手段已在國民經濟的各個領域得到了廣泛的應用，利用變頻調速技術空調通風系統進行節能改造、可以大幅度降低電力消耗，減少龐大的電費支出。我公司採用全球500強企業美國艾默生公司生產的變頻調速器對空調風機、冷凍水泵冷卻水泵的節電率在30－60％，可大大地降低了企業的運營成本。

2.1中央空調目前存在的問題

   中央空調系統含冷凍泵。根據季節變化人為決定水泵的運行台數，啟動方式大多為星－－三角降壓啟動。工作時泵一直工頻運轉，不會因室溫變化而降速，能源浪費嚴重。水泵直接起動對設備的衝擊大，電機軸承的磨損大，所以設備維護工作量大。

製冷風機一旦工作不會因室溫變化而降速，能源浪費嚴重。

2.2中央空調系統節能分析

   中央空調是大型商場、賓館、超市、寫字樓、工廠等許多用電場所里耗電最大的單元，在總電費支出中，僅中央空調就佔去了60％左右，因此中央空調節電就顯得尤其重要。但節電不是再生能源，而是提高用電效率，節電一定要有一個節電的空間存在。中央空調在設計和設備選型時通常是按照當地歷史上氣溫最高的天氣來設計，且留有15～20％的余量，也就是說即使是在天氣最熱的季節，空調也是有餘量的（個別特殊情況例外），這部分余量為設計余量。  除此之外，一年當中需要開空調的幾個月當中，溫差也很大，如5月份開空調與8月份開空調相比，5月份就有更大的余量。

  藍色部分為設計余量，紅色部分為季節變化產生的余量，這部分余量就是節電空間。 單獨就一天而言，氣溫也有高低，中午和晚上所需製冷量也是不一樣的。

    紅色部分為時差溫度變化產生的余量，也是一個可以節電的空間。任何一個系統如果沒有節電的空間，再談節電就沒有意義，而中央空調正好存在以上分析的節電空間，所以說中央空調節電有很大的空間是完全可能的。  據權威部門調查分析，全國90％以上的中央空調基本是運行在70％的負荷以下，考慮季節氣溫變化和時差變化因素節電空間就更大。 

   大部分中央空調的主機有自動載入和卸載的功能，且主機有螺桿式、活塞式、離心式等多種機型，不全是平方轉矩負載，對其進行節電改造投資大，投資回收期長，一般不改動空調的主機。因此，中央空調的改造主要把目光集中在了循環系統上。如果對循環系統進行節電改造，使主機也能間接節電，將是一個很好的節能方案。事實證明，通過對冷凍泵與冷卻泵的合理化控制，不但循環系統本身可節能30～60％，而且可以促進主機間接節能5～10％。中央空調系統中的循環系統、冷卻泵與冷凍泵除個別小型機型外，大部分為多泵，隨著天氣變化而啟動不同數量的泵，即：氣溫高時多開泵，氣溫低時少開泵，表面上看已經採取了節能手段，但是有些情況是沒有辦法解決的，例如開一台泵不夠開兩台泵浪費的問題，開0.7台泵就能滿足的情況, 但只能開一台泵而造成浪費。中央空調節能系統就是以冷凍水與冷卻水的進出水溫度為控制依據，對冷凍泵、冷卻泵及送風系統的風機進行變頻控制，使中央空調系統始終運行在最佳的狀態，從而達到節電的目的。 

我們知道，離心式水泵及風機流量壓力與軸功率之間存在以下關係： 

流量與轉速的一次方成正比。 

壓力（揚程）與轉速的二次方成正比。 

軸功率與轉速的三次方成正比。 

   當降低水泵風機的轉速時，流量也同比例下降，但功率卻以轉速的立方迅速下降，它們之間的關係如下表所示：

   根據以上規律，可以得出對於風機、水泵進行節電改造，可以使系統在經濟合理的狀態下運行達到節能的目的。

   冷凍水冷卻水系統是按最大冷負荷進行設計的，但實際賓館的冷負荷不僅在不同的季節是變化很大的，而且在同一季節不同的天氣（晴天和陰雨天）也是變化的，而且在同一天的早中晚各個不同的時刻也都是在變化之中，未採用變頻以前只能通過閥門來進行調節，儘管能減少部分負荷但仍造成了很大的電能浪費，採用變頻后可以根據冷負荷的變化來調整電機轉速和流量，電機的轉速發生變化后，所消耗的電能大大減少。

節電率=1-(f/50)3³   f為運行頻率

   儘管調節閥門后也能節省部分能量，但通過變頻調節后能大幅度的節省電能，這正是變頻器在中國乃至世界大量採用變頻節能技術的原因所在.

採用變頻后變頻器運行頻率為40Hz，其節電率約50％。按保守估計節電率為35％

2.3 實施方案

1、不改變原來的配電系統，不增加原來配電系統的容量。

2、不改變原來的環控系統。

3、變頻節能控制系統採用獨立的溫度感測系統與原空調系統的溫度感測不發生關係。

4、將冷凍水泵的輸入電源線斷開后串入變頻控制系統，冷凍水泵控制的溫度取樣點為冷水機組蒸發器的入水和出水溫度，在集水管上裝溫度感測器。

5、將冷卻水泵的輸入電源線斷開后串入變頻控制系統，冷卻水泵控制的溫度取樣點為冷水機組冷凝器的入水和出水溫度，在集水管上裝溫度感測器。

6、將製冷風機的輸入電源線斷開后串入變頻控制系統，在風機入風口安裝溫度感測器；

7、有變頻和工頻切換功能。

8、控制系統根據溫度變化,自動改變泵/風機的運行速度。

   改造后的系統不改變原來現有系統，與原來現有系統兼容並能方便的實現切換。這是一個綜合的空調水泵風機綜合節能控制系統，通過對系統各部分進行優化控制，達到整個系統綜合節能的目的。可方便的設定溫度，系統自動測量目前的溫度與設定溫度進行比較運算，採用模糊控制技術自動調節風機水泵的轉速，對溫度進行精確的調節，達到保持恆溫的目的。實現自動節能運行，是一個高集成、高可靠、節能效率極高的空調變頻節能控制系統，它具有極高的運算速度，並採用智能控制技術，在每一個運行的頻率點尋找最佳的節能曲線進行運行，其傑出的性能和極高的節能效率超出了現行所有的同類系統。真正的智能化無人值守系統，系統可設置為自動開/關機。

   完善的參數監視功能，可方便的監視變頻器的運行狀態、運行頻率、設定溫度、實際溫度(集中式風機水泵變頻器 )、故障信息等。

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