變頻器在中央空調系統中的節能應用?

  一、 水泵節能改造的必要性

  中央空調是大廈裡的耗電大戶,每年的電費中空調耗電佔60%左右,因此中央空調的節能改造顯得尤為重要。

  由於設計時,中央空調系統必須按天氣最熱、負荷最大時設計,並且留10-20%設計餘量,然而實際上絕大部分時間空調是不會執行在滿負荷狀態下,存在較大的富餘,所以節能的潛力就較大,其中,冷凍主機可以根據負載變化隨之載入或減載,冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負載變化作出相應調節,存在很大的浪費。

  水泵系統的流量與壓差是靠閥門和旁通調節來完成,因此,不可避免地存在較大截流損失和大流量、高壓力、低溫差的現象,不僅大量浪費電能,而且還造成中央空調最末端達不到合理效果的情況。為了解決這些問題需使水泵隨著負載的變化調節水流量並關閉旁通。

  再因水泵採用的是Y-△起動方式,電機的起動電流均為其額定電流的3~4倍,一臺90KW的電動機其起動電流將達到500A,在如此大的電流衝擊下,接觸器、電機的使用壽命大大下降,同時,起動時的機械衝擊和停泵時水垂現象,容易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞,從而增加維修工作量和備品、備件費用。

  綜上,為了節約能源和費用,需對水泵系統進行改造,經市場調查與瞭解採用成熟的變頻器來實現,以便達到節能和延長電機、接觸器及機械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。

  這是因為變頻器能根據冷凍水泵和冷卻水泵負載變化隨之調整水泵電機的轉速,在滿足中央空調系統正常工作的情況下使冷凍水泵和冷卻水泵作出相應調節,以達到節能目的。水泵電機轉速下降,電機從電網吸收的電能就會大大減少。

  二、 水泵節能改造的方案

  中央空調系統通常分為冷凍(媒)水和冷卻水兩個系統,左半部分為冷凍(媒)水系統,右半部分為冷卻水系統)。根據國內外最新資料介紹,並多處通過對在中央空調水泵系統進行閉環控制改造的成功範例進行考察,現在水泵系統節能改造的方案大都採用變頻器來實現。

  1、 冷凍(媒)水泵系統的閉環控制

  〔1〕、製冷模式下冷凍水泵系統的閉環控制

  該方案在保證最末端裝置冷凍水流量供給的情況下,確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率,將其設定為下限頻率並鎖定,變頻冷凍水泵的頻率調節是通過安裝在冷凍水系統回水主管上的溫度感測器檢測冷凍水回水溫度,再經由溫度控制器設定的溫度來控制變頻器的頻率增減,控制方式是:冷凍回水溫度大於設定溫度時頻率無極上調。

  〔2〕、制熱模式下冷凍水泵系統的閉環控制

  該模式是在中中央空調中熱泵執行(即制熱)時冷凍水泵系統的控制方案。同製冷模式控制方案一樣,在保證最末端裝置冷凍水流量供給的情況下,確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率,將其設定為下限頻率並鎖定,變頻冷凍水泵的頻率調節是通過安裝在冷凍水系統回水主管上的溫度感測器檢測冷凍水回水溫度,再經由溫度控制器設定的溫度來控制變頻器的頻率增減。不同的是:冷凍回 水溫度小於設定溫度時頻率無極上調,當溫度感測檢測到的冷凍水回水溫越高,變頻器的輸出頻率越低。

  2、 冷卻水系統的閉環控制

  目前,在冷卻水系統進行改造的方案最為常見,節電效果也較為顯著。該方案同樣在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下,通過控制變頻器的輸出頻率來調節冷卻水流量,當中中央空調冷卻水出水溫度低時,減少冷卻水流量;當中中央空調冷卻水出水溫度高時,加大冷卻水流量,從而達到在保證中中央空調機組正常工作的前提下達到節能增效的目的。

  現有的控制方式大都先確定一個冷卻泵變頻器工作的最小工作頻率,將其設定為下限頻率並鎖定,變頻冷卻水泵的頻率是取冷卻管進、出水溫度差和出水溫度訊號來調節,世紀星介紹當進、出水溫差大於設定值時,頻率無極上調,當進、出水溫差小於設定值時,頻率無極下調,同時當冷卻水出水溫度高於設定值時,頻率優先無極上調,當冷卻水出水溫度低於設定值時,按溫差變化來調節頻率,進、出水溫 差越大,變頻器的輸出頻率越高;進、出水溫差越小,變頻器的輸出頻率越低。

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