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變頻器在中央空調(diào)冷卻水、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的應(yīng)用

bmller 2022-09-30

引言:

作為建筑內(nèi)部重點耗能設(shè)備,中央空調(diào)系統(tǒng)的耗電一般要占整座建筑電耗的 40% 以上。而中央空調(diào)機(jī)組是以滿足使用場所的最大冷熱量來進(jìn)行設(shè)計的,而在實際應(yīng)用中絕大多數(shù)用戶在使用時,冷熱負(fù)荷是變化的,一般與最大設(shè)計供冷熱量存在著很大的差異,系統(tǒng)各部分 90% 以上運行在非滿載額定狀態(tài)。傳統(tǒng)的中央空調(diào)水、風(fēng)系統(tǒng)均采用調(diào)節(jié)閥門或風(fēng)門開度的方式來調(diào)節(jié)水量和風(fēng)量,這種調(diào)節(jié)方式的缺點不僅是消耗大量能量,而且調(diào)節(jié)品質(zhì)難以達(dá)到理想狀態(tài)而導(dǎo)致空調(diào)的舒適度不良。

應(yīng)用交流變頻技術(shù)通過對中央空調(diào)的末端空調(diào)風(fēng)機(jī)箱、冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷凍水 / 冷卻水水泵、甚至主機(jī)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速等進(jìn)行控制調(diào)節(jié),從而使空調(diào)各子系統(tǒng)風(fēng)量、水流量等負(fù)荷工況參數(shù)按負(fù)荷情況得到適時調(diào)節(jié),不但能改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì),達(dá)到閥門、風(fēng)門節(jié) / 回流調(diào)節(jié)、變極調(diào)速等落后調(diào)節(jié)方式所不能相比的調(diào)節(jié)性能,改善空調(diào)的舒適性;更能到達(dá)節(jié)約大量電能,降低設(shè)備運行費用。隨著變頻技術(shù)的成熟和發(fā)展,“一天的電費用兩天的電”不再是天方夜譚。對中央空調(diào)進(jìn)行變頻節(jié)能改造是降本增效的一條捷徑。中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理:

制冷機(jī)通過壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中與冷凍水進(jìn)行熱交換,將冷凍水制冷,冷凍水泵將冷凍水送到各風(fēng)機(jī)風(fēng)口的冷卻盤管中,由風(fēng)機(jī)吹送冷風(fēng)達(dá)到降溫的目的。經(jīng)蒸發(fā)后的制冷劑在冷凝器中釋放出熱量,與冷卻循環(huán)水進(jìn)行熱交換,由冷卻水泵將帶有熱量的冷卻水送到散熱水塔上由水塔風(fēng)扇對其進(jìn)行噴淋冷卻,與大氣之間進(jìn)行熱交換,將熱量散發(fā)到大氣中去,如下圖所示:


冷凍水循環(huán)系統(tǒng) :

由冷凍泵及冷凍水管道組成。從冷凍主機(jī)流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道,通過各房間的盤管,帶走房間內(nèi)的熱量,使房間內(nèi)的溫度下降。同時,房間內(nèi)的熱量被冷凍水吸收,使冷凍水的溫度升高。溫度升高了的循環(huán)水經(jīng)冷凍主機(jī)后又成為冷凍水,如此循環(huán)不已。

從冷凍主機(jī)流出,進(jìn)入房間的冷凍水簡稱為“出水”,流經(jīng)所有房間后回到冷凍主機(jī)的冷凍水簡稱為“回水”。無疑回水的溫度將高于出水的溫度形成溫差。

冷卻水循環(huán)系統(tǒng) :

冷卻泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍主機(jī)在進(jìn)行熱交換、使水溫冷卻的同時,必將釋放大量的熱量。該熱量被冷卻水吸收,使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔,使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換,然后再將降溫了的冷卻水,送回到冷凍機(jī)組。如此不斷循環(huán),帶走了冷凍主機(jī)釋放的熱量。

流進(jìn)冷凍主機(jī)的冷卻水簡稱為“進(jìn)水”,從冷凍主機(jī)流回冷卻塔的冷卻水簡稱為“回水”。同樣,回水的溫度將高于進(jìn)水的溫度形成溫差。

中央空調(diào)節(jié)能改造的必要性:

由于設(shè)計時,中央空調(diào)系統(tǒng)必須按天氣最熱、負(fù)荷最大時設(shè)計,并且留10-20%設(shè)計余量,然而實際上絕大部分時間空調(diào)是不會運行在滿負(fù)荷狀態(tài)下,存在較大的富余,所以節(jié)能的潛力就較大,其中,冷凍主機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載,冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化作出相應(yīng)調(diào)節(jié),存在很大的浪費。水泵系統(tǒng)的流量與壓差以前是靠閥門和旁通調(diào)節(jié)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(xiàn)象,不僅大量浪費電能,而且還造成中央空調(diào)最末端達(dá)不到合理效果的情況。為解決這些問題需使水泵隨著負(fù)載的變化調(diào)節(jié)水流量并關(guān)閉旁通。 再因水泵采用的是Y—△起動方式,電機(jī)的起動電流平均為其額定電流的3~4倍,在如此大的電流沖擊下,接觸器、電機(jī)的使用壽命大大下降,同時,起動時的機(jī)械沖擊和停泵時的水錘現(xiàn)象,容易對機(jī)械零件、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。

節(jié)能系統(tǒng)介紹:

采用G系列變頻器實現(xiàn)智能模糊控制,根據(jù)冷凍、冷卻出回水的溫差進(jìn)行自動變頻運行,在滿足冷氣量需求的同時,實現(xiàn)最大限度的節(jié)電率,最高可達(dá)60%以上。

冷凍系統(tǒng)進(jìn)行恒溫控制。而以回水溫度信號作為目標(biāo)信號,使壓差的目標(biāo)值可以在一定范圍內(nèi)根據(jù)回水溫度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。就是說,當(dāng)房間溫度較低時,使壓差的目標(biāo)值適當(dāng)下降一些,減小冷凍泵的平均轉(zhuǎn)速,提高節(jié)能效果。這樣一來,既考慮到了環(huán)境溫度的因素,又改善了節(jié)能效果。

具體方法是:在保證冷凍機(jī)組冷凍水流量所需前提下,確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率,可將其設(shè)定為下限頻率。水泵電機(jī)頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在系統(tǒng)管道上溫度傳感器測回水溫度。溫控器將其與設(shè)定值進(jìn)行比較。當(dāng)冷凍回水溫度大于設(shè)定值時,變頻器輸出上限頻率,水泵電機(jī)高速運轉(zhuǎn);當(dāng)冷凍回水溫度小于設(shè)定溫度時電機(jī)以設(shè)定的頻率曲線工作。系統(tǒng)圖如下:

冷卻系統(tǒng)以壓差信號為反饋信號,進(jìn)行恒壓差控制,系統(tǒng)如圖所示:


主要的功能有:

*變頻/工頻切換功能

如將轉(zhuǎn)換K1開關(guān)置于“停”位,則不改變原控制柜的操作,如要變頻運行,則轉(zhuǎn)換1開關(guān)必須置于“1號”位

*閉環(huán)全自動運行功能

將轉(zhuǎn)換開關(guān)K1置于“1”位,“變頻運行”指示燈亮,此時變頻器的運行頻率由PID自動給定,無須人工調(diào)節(jié)。

*開環(huán)調(diào)節(jié)功能

將轉(zhuǎn)換開關(guān)K1置于“1”位,“變頻運行”指示燈亮,此時變頻器的運行頻率通過設(shè)定變頻器參數(shù)F12=1,就可以通過調(diào)節(jié)電位器,人為設(shè)定。從運行情況看,進(jìn)行變頻節(jié)能改造后:

*節(jié)能效果顯著;

*實現(xiàn)了軟啟動,電機(jī)啟動電流大幅度下降,避免了電機(jī)啟動時對電網(wǎng)的沖擊;

*設(shè)備運行更平穩(wěn),消除了啟動和停機(jī)時的水錘效應(yīng);

*實現(xiàn)了閉環(huán)全自動控制,提高了自動化水平,運行安全可靠、無人值守。

結(jié)束語:

變頻器具有節(jié)能自動運行,能持續(xù)優(yōu)化電機(jī)效率,實現(xiàn)最大的節(jié)能效果,同時內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器,方便實現(xiàn)自動化控制。一般整體節(jié)電效果達(dá)30%~60%,安全可靠、操作簡單。

中央空調(diào)是現(xiàn)代物業(yè)大廈,賓館商場不可缺少的設(shè)施,它能給人們帶來四季如春,溫馨舒適的每一天,對中央空調(diào)實行節(jié)能改造,既節(jié)省了大量的電能,又保護(hù)了環(huán)境,更為重要的是為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益,大大加強(qiáng)了企業(yè)的競爭力!



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