《再次修改后論》word版.doc

題 目：中央空調(diào)水泵系統(tǒng)變頻節(jié)能及其性能優(yōu)化研究院 系： 西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 姓 名： 劉增新 指導(dǎo)教師： 李瑞芳 西 南 交 通 大 學(xué) 網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院院系 西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 年級 08春 學(xué) 號 08821327 姓 名 劉增新 學(xué)習(xí)中心 深圳學(xué)習(xí)中心 指導(dǎo)教師 李瑞芳 題目 中央空調(diào)水泵系統(tǒng)變頻節(jié)能及其性能優(yōu)化研究 指導(dǎo)教師評 語 是否同意答辯 過程分(滿分20) 指導(dǎo)教師 (簽章) 評 閱 人評 語 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯組組長 (簽章) 年 月 日 畢 業(yè) 論 文 任 務(wù) 書班 級 08春 學(xué)生姓名 劉增新 學(xué) 號 08821327 發(fā)題日期：2010 年 3月 22日 完成日期：2010年 4 月 10日題 目 中央空調(diào)水 泵系統(tǒng)變頻節(jié)能及其性能優(yōu)化研究 1、 本論文的目的、意義 通過對中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備現(xiàn)狀的分析，通過設(shè)備改造對其性能進(jìn)一步進(jìn)行 優(yōu)化。使 其達(dá) 到運(yùn)行穩(wěn)定、障率低、節(jié)能等效果。 2、 學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) 1 熟悉設(shè)備系統(tǒng). 2 組織材料,形成論文. 3 完成答辯 3、 論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 6 周）第一部分 了解系統(tǒng)并進(jìn)行分析，收集相關(guān)材料。 （ 第1 周) 第二部分設(shè)計(jì)論文整體架構(gòu) ( 第 2 周) 第三部分撰寫正文 （第3周) 第四部分編碼、測試 （第4 周) 第五部分校對、整理 （第5周) 評閱其答辯 ( 第6 周)4、 參考文獻(xiàn)1 唐修波.變頻技術(shù)及應(yīng)用,中國勞動社會保障出版,2006.102 劉介才.工廠供電, 第三版.機(jī)械工業(yè)出版社,2003.12 3 鐘肇新 范建東. 可編程控制器原理及應(yīng)用, 第三版.華南理工大學(xué)出版社,2003.12 4 吳忠智.變頻器應(yīng)用手冊, 第三版.機(jī)械工業(yè)出版社,1995.35 孫允標(biāo).現(xiàn)代通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 第二版.國防工業(yè)出版社,2006.56 郭宗仁.可編程序控制器及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 人民郵電出版社,1999.37 張浩.現(xiàn)代總線與工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)手冊, 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2004.108 許振茂.變頻器調(diào)速裝置調(diào)試運(yùn)行與維修,兵器工業(yè)出版社,1995.129 蕭蘊(yùn)詩.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ),武漢理工大學(xué)出版社,2003.710李方園.變頻器控制技術(shù), 電子工業(yè)出版社,2003.411 張燕賓.變頻器應(yīng)用教程,機(jī)械工業(yè)出版社,2007.12備 注 指導(dǎo)教師： 年 月 日審 批 人： 年 月 日誠信承諾一、 本論文是本人獨(dú)立完成；二、 本論文沒有任何抄襲行為；三、 若有不實(shí)，一經(jīng)查出，請答辯委員會取消本人答辯資格。承諾人（鋼筆填寫）： 年月日目 錄摘要1ABSTRACT2第1章 緒 論3第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)421 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的認(rèn)識、分析與概述42.1.2中央空調(diào)運(yùn)行控制方法分析62.1.3中央空調(diào)調(diào)速節(jié)能原理72.1.4中央空調(diào)變頻改造方案設(shè)計(jì)82.2 我公司系統(tǒng)系現(xiàn)狀與改造方案102.2.1 中央空調(diào)系統(tǒng)的組成102.2.2 中央空調(diào)的設(shè)計(jì)依據(jù)102.2.3 循環(huán)水泵的工作特性112.2.4 變頻調(diào)速的節(jié)電方案142.2.5 變頻調(diào)速系統(tǒng)配置152.2.6 系統(tǒng)安裝調(diào)試192.2.7遇到問題及解決方法：202.2.8 使用效果：21結(jié) 論23致 謝24參考文獻(xiàn)25附錄1：工頻與變頻切換電路26西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁摘要隨著我國改革開放的不斷深入，經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，使我國迅速成為世界上的能源消耗大國、能源進(jìn)口大國，因此在我國節(jié)能問題凸現(xiàn)重要。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別在電力電子、微電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，電氣自動化技術(shù)更是日新月異，毫無疑問節(jié)能技術(shù)也日趨成熟。目前，采用自關(guān)斷器件的全數(shù)字控制PWM變頻器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通用化，因此應(yīng)用變頻技術(shù)節(jié)能成為主流。在我國的夏天空調(diào)是消耗電能比較大的設(shè)備之一，在東南沿海城市空調(diào)的能耗相當(dāng)大，鑒于這種情況深圳市政府特別要求各部門將空調(diào)的溫度調(diào)高至26度。所以對中央空調(diào)進(jìn)行節(jié)能，是勢在必行。特別是各物業(yè)公司在不斷完善的法律、法規(guī)面前管理逐步規(guī)范化、透明化、利潤空間越來越小，在提高服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，減少開支、節(jié)約成本成為工作中的重點(diǎn)。我公司也不例外，去年在領(lǐng)導(dǎo)的要求下，對空調(diào)水泵系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能考察、招標(biāo)、改造。通過對中央空調(diào)系統(tǒng)能耗的分析，提出了以全變頻方式控制中央空調(diào)循環(huán)水泵系統(tǒng)的變頻調(diào)速節(jié)能方案，通過變頻節(jié)能改造后，實(shí)際效果未能達(dá)到預(yù)期的目的，通過查找原因及分析問題最后系統(tǒng)的配置及實(shí)際的運(yùn)行情況達(dá)到了理想的効果。關(guān)鍵詞：中央空調(diào)、水泵、全變頻、PID、存在的問題。ABSTRACTAlong with our country the reform open of continuously thorough, economy of fast fierce development, make our country quickly the energy become in the world consumes the big country, energy to import the big country, so economize on energy the problem in the our country convex important now.Technical development of science, special today that develop quickly in the electric power electronics, micro-electronics and the calculator techniques, the electricity automation technique is also to change with each passing day, the beyond all doubt economy energy technique also is gradually maturing.Currently, the adoption break the total amount word of the machine piece control PWM to change the machine of to has already carried out from the pass in general use turn, so the application changes the technique economy energy to become essential.In the summer air condition of the our country is to consume the electric power to compare one of the bigger equipmentses, follow the sea city air condition and can consume in the southeast very and greatly, owing to the city hall in this kind of circumstance Shenzhen request each section to key up the temperature of the air condition to 26 degrees specially.So carry on the economy energy to the central air condition, is a power at go necessarily.Especially each thing industry company at the time of continuously perfect law, the laws in front management gradually norm turn, transparency, the profits space is more and more small, at raising the service quantity, reduce the expenditure and economize the cost to become the point in the work.My company is no exception, last year under the request that lead, pumped the system to carry on the economy energy to the air condition water investigation, invite bids and reform.Pass the analysis that can consume to the central air condition system, put forward to economize on energy the project soon by all changing the method control central air condition circulation water pump system to change the to adjust, after passing to change the economy energy reformation, the actual result can not attain the anticipant purpose, passing to check to seek the reason and the analysis problem end systems to install and the actual movement circumstance comes to a the ideal resultKey Words: Central air conditionThe water pumpChange the machine of PIDProblem of exist第1章 緒 論隨著我國改革開放的不斷深入，經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，使我國迅速成為世界上的能源消耗大國、能源進(jìn)口大國，因此在我國節(jié)能問題凸現(xiàn)重要?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別在電力電子、微電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，電氣自動化技術(shù)更是日新月異，毫無疑問節(jié)能技術(shù)也日趨成熟。目前，采用自關(guān)斷器件的全數(shù)字控制PWM變頻器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通用化，因此應(yīng)用變頻技術(shù)節(jié)能成為主流。在我國的夏天空調(diào)是消耗電能比較大的設(shè)備之一，在東南沿海城市空調(diào)的能耗相當(dāng)大，鑒于這種情況深圳市政府特別要求各單位及各部門將空調(diào)的溫度調(diào)高至26度。所以對中央空調(diào)進(jìn)行節(jié)能，是勢在必行。特別是各物業(yè)公司在不斷完善的法律、法規(guī)面前管理逐步規(guī)范化、透明化、利潤空間越來越小，在提高服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，減少開支、節(jié)約成本成為工作中的重點(diǎn)。我公司積極響應(yīng)政府號召，在公司領(lǐng)導(dǎo)的指揮下，對空調(diào)水泵系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能考察、招標(biāo)、改造。第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)21 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的認(rèn)識、分析與概述隨著我國人民生活水平的提高，城市建設(shè)得以迅猛發(fā)展，高層建筑逐漸增多，為空調(diào)市場帶來了大量的商機(jī)。然而空調(diào)在給人民生活帶來舒適的同時(shí)，對電能的消耗是相當(dāng)大與我國政府倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)建設(shè)資源節(jié)約型社會的方針相沖突。對空調(diào)形式及其節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)也提出了新的要求。 2.1.1空調(diào)形式的選擇、及節(jié)能方法。空調(diào)形式的選擇 不同建筑空調(diào)形式的選擇 高層建筑空調(diào)方式應(yīng)根據(jù)不同的建筑形式，建筑物使用功能、時(shí)間，以及空調(diào)負(fù)荷的特點(diǎn)等來選擇。比如，辦公樓建筑，分為常規(guī)建筑和現(xiàn)代化辦公樓，常規(guī)辦公樓屬于舒適性空調(diào)，現(xiàn)代化辦公樓夏季冷負(fù)荷為常規(guī)辦公樓的1.3-1.4倍。 旅館建筑，目前國內(nèi)外旅館客房空調(diào)用的最多的是風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)。 商業(yè)建筑，在商業(yè)大樓中，廣泛采用集中新風(fēng)系統(tǒng)和各層機(jī)組相結(jié)合的空調(diào)方式，對于大型商場，為了適應(yīng)商場內(nèi)部區(qū)客流量的波動，而周邊區(qū)全天負(fù)荷變化不大的特點(diǎn)，國內(nèi)也有內(nèi)區(qū)采用VAV，周邊區(qū)采用風(fēng)機(jī)盤管或定風(fēng)量單風(fēng)道的空調(diào)方式。 同一建筑空調(diào)形式的選擇 同一座高層建筑物內(nèi)平面和豎向房間的負(fù)荷差別很大，各房間用途、使用時(shí)間和空調(diào)設(shè)備承壓能力等均不盡相同，而且整個建筑物的空調(diào)容量很大，為使空調(diào)系統(tǒng)既能保持室內(nèi)要求參數(shù)，又能經(jīng)濟(jì)管理，就需要將系統(tǒng)分區(qū)。系統(tǒng)分區(qū)主要考慮室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)、負(fù)荷特性、建筑高度、房間使用功能和使用時(shí)間、空調(diào)設(shè)備的容量和節(jié)能管理方便等因素。 空調(diào)節(jié)能的方法空調(diào)負(fù)荷主要包括：由于室內(nèi)外溫差通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱引起的負(fù)荷，日射得熱引起的負(fù)荷，室內(nèi)設(shè)備及人員散熱引起的負(fù)荷，新風(fēng)引起的負(fù)荷，物料散熱量及散濕過程的潛熱量等。 在目前的空調(diào)工程設(shè)計(jì)中，冷負(fù)荷設(shè)計(jì)值過大的問題非常普遍。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，許多空調(diào)建筑即使在最熱的季節(jié)，仍有1/3的冷水機(jī)組是不運(yùn)行的，有的甚至高達(dá)12。設(shè)計(jì)冷負(fù)荷是選擇設(shè)備的主要依據(jù)，所以正確地計(jì)算建筑冷負(fù)荷對整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)十分重要。然而，目前國內(nèi)的空調(diào)設(shè)計(jì)造成大量的設(shè)備閑置，對此設(shè)計(jì)冷負(fù)荷取值過大是其中主要原因。 建筑物內(nèi)主要冷、熱負(fù)荷由冷凍機(jī)和鍋爐提供的冷凍水和熱水來承擔(dān)。因此，空調(diào)水系統(tǒng)就變得龐大和復(fù)雜，不僅管路和設(shè)備投資較高，而且水泵耗能也較大。在空調(diào)系統(tǒng)中，水泵的能耗占據(jù)相當(dāng)?shù)谋戎?，其?jié)能潛力較大。 目前，有些工程冬、夏季使用同一循環(huán)水泵，但是空調(diào)系統(tǒng)的水流量隨空調(diào)負(fù)荷的增大而增大，隨供、回水溫差的增大而減小。我國夏熱冬冷地區(qū)，一般夏季空調(diào)冷負(fù)荷大于冬季熱負(fù)荷，而夏季空調(diào)供、回水溫差為5，冬季空調(diào)供、回水溫差為10(除直燃式機(jī)組、熱泵機(jī)組外)，因此夏季空調(diào)水流量比冬季大得多(至少大1倍)。所以水系統(tǒng)的布置、系統(tǒng)運(yùn)行工況、管路和設(shè)備的選用應(yīng)從節(jié)能、安全性和維護(hù)管理等方面綜合平衡后進(jìn)行合理的考慮和安排。 在空調(diào)工程水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先優(yōu)選同程式系統(tǒng)，它不僅確保設(shè)計(jì)質(zhì)量和方便管理，而且對于今后由于大樓局部使用功能發(fā)生變化為空調(diào)系統(tǒng)改造帶來很大的方便；關(guān)于異程式水系統(tǒng)，在空調(diào)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)采取謹(jǐn)慎的態(tài)度，首先該系統(tǒng)必須是小系統(tǒng)或者是局部異程系統(tǒng)，其次還需要對系統(tǒng)作仔細(xì)的水力計(jì)算，對一些支管上還需增加一些平衡閥來調(diào)節(jié)壓差，以實(shí)現(xiàn)水力平衡。在冷凍水、冷卻水系統(tǒng)中，不論大小系統(tǒng)應(yīng)盡量優(yōu)先考慮機(jī)、泵一對一系統(tǒng)，它不僅有利于冷水機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，而且對系統(tǒng)的管理、節(jié)能、自控都會帶來很大的好處。我們知道，在空調(diào)設(shè)備運(yùn)行中，水泵的能耗一般均占系統(tǒng)總能耗的1520，如果在系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)停掉一臺冷水機(jī)組，同時(shí)其相應(yīng)的水泵也停掉1臺，其節(jié)能效益是非?？捎^的。對于泵與冷凝器不對應(yīng)的來說，應(yīng)該在每臺冷凝器及冷卻塔的供水管上裝電動蝶閥并與其冷水機(jī)組聯(lián)鎖控制，否則這種系統(tǒng)不宜采用。 高層建筑空調(diào)負(fù)荷大，冷熱源設(shè)備初投資大，且空調(diào)能耗在高層建筑的總能耗中占有很大的比例，故冷熱源設(shè)備的選用須按技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性等原則進(jìn)行比較后確定?？照{(diào)冷熱源方案的優(yōu)選實(shí)際是一個多目標(biāo)決策問題，運(yùn)用層次分析方法，建立適合冷熱源方案選擇的評價(jià)指標(biāo)體系，將定量和定性指標(biāo)統(tǒng)一在一個模型中，形成一個多層次的分析結(jié)構(gòu)模型，對方案進(jìn)行優(yōu)序排列，得出優(yōu)選方案。根據(jù)工程所在地點(diǎn)的氣候條件、能源結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷和本項(xiàng)目的特點(diǎn)，依據(jù)冷熱源選擇的基本原則，排除明顯不合理的方案后，得到以下4種冷熱源備選方案： 螺桿式冷水機(jī)組燃油鍋爐。 螺桿式冷水機(jī)組蒸汽換熱器。 蒸汽雙效溴化鋰吸收式冷水機(jī)組蒸汽換熱器。 燃油直燃式溴化鋰吸收式冷熱水兩用機(jī)組。 另外，作為水源熱泵的一種，城市污水冷熱源熱泵近兩年得到了長足發(fā)展。城市原生污水?dāng)?shù)量巨大，遍布城市市區(qū)內(nèi)，城市污水冷熱源熱泵同時(shí)還涉及到污水資源再生利用問題，因此得到廣泛認(rèn)可，發(fā)展迅速，是一個很好的應(yīng)用方向。城市污水源熱泵作為一項(xiàng)新技術(shù)，在國外已應(yīng)用幾十年，國內(nèi)近兩年才開始應(yīng)用。該技術(shù)能否得到推廣使用，主要涉及初投資、運(yùn)行費(fèi)及其發(fā)展?jié)摿Φ葐栴}，而發(fā)展?jié)摿τ职茉蠢寐?、對環(huán)境的破壞性及實(shí)際的應(yīng)用規(guī)模。在不需供熱或電力供應(yīng)相對充裕的地區(qū)，冷源需求大、日負(fù)荷變化大等場合，大功率電驅(qū)動制冷機(jī)如螺桿式、離心式壓縮機(jī)組具有明顯的優(yōu)勢；而在電力供應(yīng)缺乏的地區(qū)，如果需要同時(shí)制冷和供熱，選擇性能相對穩(wěn)定的吸收式制冷機(jī)組則較為合適；在某些寸土寸金的城市，選用水源熱泵式機(jī)組能節(jié)約設(shè)備用房，更能適應(yīng)不斷變化的建筑間隔，尤其適合出租辦公樓工程采用。 中央空調(diào)形式的選擇在實(shí)際工程中要因地制宜，既要考慮方案的經(jīng)濟(jì)性，又要考慮噪聲、污染及維護(hù)管理等技術(shù)性能；既要考慮當(dāng)前的投資利益，又要考慮長遠(yuǎn)利益，從而合理地選擇冷熱源方案。空調(diào)系統(tǒng)的作用就是對室內(nèi)空氣進(jìn)行處理,使空氣的溫度、濕度、流動速度及新鮮度、潔凈度等指標(biāo)符合場所的使用要求。為此必須對空氣進(jìn)行冷卻或加熱、減濕或加濕以及過濾等處理措施。其相應(yīng)設(shè)備有制冷機(jī)組、熱水爐、空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤管等。當(dāng)被調(diào)房間溫度與濕度受內(nèi)部熱源干擾或室外溫濕度變化而發(fā)生波動時(shí),首先由溫度與濕度傳感器把信號送給調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器與設(shè)定值進(jìn)行比較后發(fā)出指令給執(zhí)行器,執(zhí)行器動作后,不斷調(diào)整以符合要求。在中央空調(diào)系統(tǒng)中,冷水機(jī)組是由設(shè)備生產(chǎn)廠成套供應(yīng)的,它一般是根據(jù)空氣調(diào)節(jié)原理及規(guī)律等由微處理器自動控制的。冷水機(jī)組由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器與節(jié)流元件組成,壓縮機(jī)把制冷劑壓縮,壓縮后的制冷劑進(jìn)入冷凝器,被冷卻水冷卻后,變成液體,析出的熱量由冷卻水帶走,并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器經(jīng)過節(jié)流元件進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)吸收,使冷凍水降溫,然后冷凍水進(jìn)入水冷風(fēng)機(jī)盤管吸收空氣中的熱量,如此循環(huán)不已,把房間的熱量帶出。 空調(diào)系統(tǒng)按處理設(shè)備及處理方法不同可以分為噴淋與表冷式兩種類型。這兩種類型又可分為全新風(fēng)直流系統(tǒng)、一次回風(fēng)系統(tǒng)與二次回風(fēng)復(fù)合系統(tǒng)及旁路系統(tǒng)。按調(diào)節(jié)精度要求不同可分為高精度空調(diào),一般精度空調(diào)及舒適性空調(diào)。舒適性空調(diào)一般應(yīng)按照等效溫度(ET)和CO2濃度來進(jìn)行設(shè)計(jì)。所謂等效溫度是反映人們舒適感覺的一個綜合感覺的一個綜合指標(biāo),它結(jié)合干球溫度、濕球溫度和空氣流速的效應(yīng)來反映人的冷熱感覺。因此等效溫度隨四季變化有較大變化。 中央空調(diào)的控制特點(diǎn) 空調(diào)系統(tǒng)的特性可以歸納如下:(1)干擾性?？照{(diào)系統(tǒng)在全年或全天的運(yùn)行中,由于外部條件(如氣溫、太陽輻射、風(fēng)、晴、雨、雪)和內(nèi)部條件(如空調(diào)房間中設(shè)備、照明的啟、停和投入運(yùn)行的多少,以及工作人員的增減等)的變化,都將對空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行形成干擾。(2)調(diào)節(jié)對象的特性。不同的被控對象,在相同的干擾作用下,被控量隨時(shí)間的變化過程也并不一樣?？照{(diào)自控系統(tǒng)的任務(wù)就是為了克服這些干擾因素,維持空調(diào)房間一定的溫、濕度和空氣品質(zhì)。但溫、濕度的控制效果不但取決于自控系統(tǒng),更主要的是取決于空調(diào)系統(tǒng)的合理性及空調(diào)的對象特性。(3)濕度的相關(guān)性。在空調(diào)的控制中,大多數(shù)情況下主要是對空調(diào)房間內(nèi)溫度和濕度的控制,這兩個參數(shù)常常是在一個調(diào)節(jié)對象里同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)的兩個被調(diào)量兩個參數(shù)在調(diào)節(jié)過程中又相互影響。如果由于某些原因使空調(diào)房間內(nèi)溫度升高,引起空氣中水蒸氣的飽和分壓力發(fā)生變化,在含濕量不變的情況下,就引起了室內(nèi)相對濕度的變化溫度升高相對濕度就會降低,溫度降低相對濕度就會增加,在調(diào)節(jié)過程中,對某一參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí),同時(shí)也引起另一參數(shù)的變化。(4)多工況運(yùn)行及轉(zhuǎn)換控制,由于空調(diào)系統(tǒng)是在全年的室內(nèi)外條件變化下,按照一定的運(yùn)行方式(即工況)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。同時(shí)在內(nèi)外條件發(fā)生顯著變化時(shí)要改變運(yùn)行調(diào)節(jié)方式,即進(jìn)行運(yùn)行工況的轉(zhuǎn)換。(5)整體控制性,空調(diào)自動控制系統(tǒng)一般是以空調(diào)房間內(nèi)的空氣溫度和相對濕度控制為中心,通過工況轉(zhuǎn)換與空氣處理過程每個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系在一起的整體控制系統(tǒng)。空調(diào)系統(tǒng)中空氣處理設(shè)備的啟停都要根據(jù)系統(tǒng)的工作程序,按照有關(guān)的操作規(guī)程進(jìn)行,處理過程的各個參數(shù)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖控制都不是孤立進(jìn)行,而是與室內(nèi)溫、濕度密切相關(guān)的。 2.1.2中央空調(diào)運(yùn)行控制方法分析 中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先是根據(jù)室外氣象參數(shù)和室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算冷負(fù)荷，按分區(qū)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)產(chǎn)品樣本選擇相應(yīng)的設(shè)備，組合成一個系統(tǒng)。但空調(diào)系統(tǒng)絕大部分時(shí)間是在不滿負(fù)荷的情況下工作。在不滿負(fù)荷工作的控制方式不合理，系統(tǒng)能效比會大大降低。現(xiàn)在空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行調(diào)節(jié)方式上，風(fēng)水系統(tǒng)主要是閥門（手動、自動閥門調(diào)節(jié)），主機(jī)利用卸荷方式，而這些方式是犧牲了阻力能耗來適應(yīng)末端負(fù)荷要求，造成運(yùn)行成本居高不下。 若采用變頻控制，能量的傳遞和運(yùn)輸環(huán)節(jié)控制為變水量（VWV）和變風(fēng)量（VAV），使傳遞和運(yùn)輸耦合并達(dá)到最佳溫差置換，其動力僅為其它控制系統(tǒng)的3060%，而且節(jié)能是雙效的，因?yàn)閷χ评渲鳈C(jī)的需求能耗同時(shí)下降。主機(jī)采用變頻節(jié)能控制，保持設(shè)計(jì)工況下的制冷劑運(yùn)動的物理量（如溫差、壓力等）變化，節(jié)能較其它調(diào)荷方式明顯，如約克（YORK）的YT型離心式冷水機(jī)組，配置變頻機(jī)組在部分負(fù)荷下能效比可降至0.2kw/冷噸，可見變頻控制方式在空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用前景十分廣闊。 過去由于價(jià)格的原因，在中央空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻技術(shù)推廣較難。在變頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)自動化控制技術(shù)非常成熟的今天，用此技術(shù)與暖通空調(diào)專業(yè)技術(shù)相結(jié)合，它并不是一門高價(jià)的技術(shù)，在小功率空調(diào)中其經(jīng)濟(jì)性都可承受，在中央空調(diào)系統(tǒng)中更不應(yīng)該成問題：中央空調(diào)運(yùn)行時(shí)間更長，節(jié)能問題更突出；變頻控制在整個系統(tǒng)中所占的造價(jià)比例不高；變頻控制器的容量越大，每千瓦功率單價(jià)越低。 中央空調(diào)系統(tǒng)采用變頻器是可行的，其投資回收一般在612個月，以變頻控制器使用壽命10年計(jì)，其凈收益在10倍投資額以上。 2.1.3中央空調(diào)調(diào)速節(jié)能原理制冷機(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，由冷卻水泵將帶來熱量的冷卻水帶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。 舊操作系統(tǒng)為“星-三角轉(zhuǎn)換起動”全壓運(yùn)行，此時(shí)空調(diào)機(jī)組在滿負(fù)荷狀態(tài)下工作，系統(tǒng)在起動電機(jī)時(shí)不能平滑起動，起動時(shí)對電網(wǎng)沖擊大，長時(shí)間頻繁起動將造成電機(jī)的絕緣性下降，電機(jī)溫升過高，在運(yùn)行過程中不能有效的根據(jù)病房與辦公樓的需求，對溫度進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，只能工頻最大量進(jìn)給，這將勢必造成能量的浪費(fèi)。 而通過變頻頻改造后，能根據(jù)房間的制冷及制熱的需求自動調(diào)節(jié)冷凍泵及冷卻泵的流量而達(dá)到節(jié)能降耗的目地。 由于目前冷卻水循環(huán)泵為工頻滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，在制冷周期的前期和后期，環(huán)境溫度較低，冷卻水回水溫度較低，會造成溴化鋰結(jié)晶，導(dǎo)致空調(diào)機(jī)組效率降低，甚至保護(hù)。采用變頻恒溫差控制后，回水溫度得到有效控制，將大大提高空調(diào)機(jī)組的效率，達(dá)到節(jié)能目地。由于冷凍水循環(huán)泵也在工頻滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，而不能根據(jù)室內(nèi)溫度的要求自動調(diào)節(jié)流量，而通過變頻改造后冷凍泵能根據(jù)室外溫度及室內(nèi)溫度要求能自動調(diào)節(jié)流量，提高效率，達(dá)到節(jié)能目地。 減小空調(diào)開機(jī)、停機(jī)時(shí)對供電和系統(tǒng)的沖擊 減小空調(diào)開/停機(jī)對電網(wǎng)的沖擊，由于循環(huán)水泵的功率較大，工頻起/停泵時(shí)，對電網(wǎng)的沖擊較大，影響其他設(shè)備的運(yùn)行。采用變頻控制后，水泵實(shí)現(xiàn)軟起動、軟停止，其電流均小于額定電流，對電網(wǎng)不再產(chǎn)生沖擊。 減小停泵時(shí)循環(huán)水的水垂效應(yīng)，由于是變頻軟停止，且停泵過程可控制，可以完全消除停泵時(shí)的水垂效應(yīng)，消除水垂對空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)的沖擊。 降低設(shè)備的故障率 采用變頻控制后，循環(huán)水泵大部分時(shí)間工作在額定功率以下，這將有力的降低設(shè)備的故障率，減少設(shè)備維修和維護(hù)。 提高設(shè)備的自動化程度 實(shí)現(xiàn)對循環(huán)泵的過載、過流保護(hù)對冷水機(jī)組的冷卻水、冷凍水的溫度進(jìn)行自動控制，保證機(jī)組的安全高效運(yùn)行。 綜上，中央空調(diào)的循環(huán)水泵采用變頻控制具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，對系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造非常必要。 2.1.4中央空調(diào)變頻改造方案設(shè)計(jì)冷卻水循環(huán)泵的變頻改造方案 變頻控制方式，專業(yè)的冷卻泵變頻控制理論恒溫差控制 變頻節(jié)能控制原理 變頻控制系統(tǒng)根據(jù)冷凍機(jī)的回水和出水的溫度差，改變冷卻水循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，即改變冷卻水的流量，從而保持冷凍機(jī)的回水與出水的溫度差恒定。 水泵消耗的功率與轉(zhuǎn)速是立方關(guān)系，即 Pn3n冷卻泵的轉(zhuǎn)速 由此可見，水泵消耗的功率在理想狀態(tài)下，與冷水機(jī)組的制冷量成正比，即 PQQ,冷水機(jī)組的制冷量 控制系統(tǒng)功能 冷卻出水、回水溫度檢測、顯示 恒溫差自動控制 節(jié)能率：可達(dá)20以上 運(yùn)轉(zhuǎn)泵與備用泵切換 冷卻水過溫差、欠壓力報(bào)警 冷卻水泵過載報(bào)警 冷凍水循環(huán)泵的變頻改造方案 變頻控制方式 冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制 制冷模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制 該方案在保證最末端設(shè)備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(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減，控制方式是：冷凍回水溫度大于設(shè)定溫度時(shí)頻率無極上調(diào)。 制熱模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制 該模式是在中中央空調(diào)中熱泵運(yùn)行（即制熱）時(shí)冷凍水泵系統(tǒng)的控制方案。同制冷模式控制方案一樣，在保證最末端設(shè)備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(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減。不同的是：冷凍回水溫度小于設(shè)定溫度時(shí)頻率無極上調(diào)，當(dāng)溫度傳感檢測到的冷凍水回水溫越高，變頻器的輸出頻率越低。 控制系統(tǒng)功能 冷凍水/熱水的出水、回水溫度檢測、顯示 恒溫差控制/恒溫控制可選 運(yùn)轉(zhuǎn)泵與備用泵切換 冷凍泵與熱水泵切換控制 水溫過溫差、欠壓力報(bào)警 循環(huán)水泵過載報(bào)警 根據(jù)以上方案分析，結(jié)合實(shí)際水泵運(yùn)行情況，現(xiàn)運(yùn)行中央空調(diào)系統(tǒng)具的很大的節(jié)能空間，節(jié)電率可達(dá)到20%左右，進(jìn)行節(jié)能改造是非常有價(jià)值的。 控制系統(tǒng)的構(gòu)成 變頻器：采用POWTRANTECHNOLOGY公司生產(chǎn)的節(jié)能型F變頻器，其軟件可以最大限度地提高電動機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率。 溫度、壓力變送器：系統(tǒng)采用高精度的溫度變送器對管網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行在要求的溫度范圍內(nèi)?？刂苾x表：采用英國儀表，控制精度高，故障率低?？刂葡到y(tǒng)：采用北京公司的中央空調(diào)專用控制系統(tǒng)，具有良好的操作性，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。低壓電器：空氣開關(guān)，接觸器，繼電器，按鈕等均采用進(jìn)口產(chǎn)品，保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全。 2.2 我公司系統(tǒng)系現(xiàn)狀與改造方案深茂大樓，共28層，總建筑面積30000M，配有中央空調(diào)系統(tǒng)三套，其中主機(jī)450冷噸，冷卻水泵4臺，每臺45kW，流量380m/h，揚(yáng)程30M，冷東水泵4臺，每臺75kW ，流量320m/h, 揚(yáng)程60M。正常情況下開2臺主機(jī)兩臺水泵（冷凍泵冷卻泵），一臺主機(jī)備用。實(shí)測冷凍水系統(tǒng)的供水和回水溫差為3，冷卻水系統(tǒng)的進(jìn)出水溫差為2.8（夏季），其它三個季節(jié)溫差更小，而國際公認(rèn)的溫差為5，相距很遠(yuǎn)，是典型的大流量小溫差系統(tǒng)，能耗損失大，其能耗情況見第11頁表2所示。2.2.1 中央空調(diào)系統(tǒng)的組成我大樓中央空調(diào)系統(tǒng)主要由冷凍機(jī)組、冷卻水塔、房間風(fēng)機(jī)盤管及循環(huán)水系統(tǒng)（包括冷卻水和冷凍水系統(tǒng)）、新風(fēng)機(jī)等組成。在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中從冷凍機(jī)組流出冷凍水（簡稱供水）由冷凍泵加壓后送入冷凍水管道，通過末端設(shè)備在各房間內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間的溫度下降，然后流回冷凍機(jī)組（稱回水），如此反復(fù)循環(huán)，（是一個閉式系統(tǒng)）。在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中，冷卻水吸收冷凍機(jī)組釋放的熱量后，冷卻泵將溫度升高了的冷卻水（簡稱回水）壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再將溫度降低的冷卻水（進(jìn)水）送回冷凍機(jī)組，如此不斷循環(huán)，（是一個開式系統(tǒng)）。2.2.2 中央空調(diào)的設(shè)計(jì)依據(jù) 一般來說,中央空調(diào)的最大負(fù)荷是按照天氣最熱、負(fù)荷最大的條件來設(shè)計(jì)的，實(shí)際上系統(tǒng)很少在這種極限條件下工作，另外原大廈設(shè)計(jì)14樓為購物商場，現(xiàn)在改為辦公場所，所以空調(diào)的設(shè)計(jì)有很大的寬余量，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，中央空調(diào)設(shè)備約85%的時(shí)間運(yùn)行在設(shè)計(jì)負(fù)荷的75%以下，并時(shí)刻波動，所以一般情況下都不在滿負(fù)荷下工作。為了保證有較好的運(yùn)行狀況和較高的運(yùn)行效率，主機(jī)能在一定范圍內(nèi)根據(jù)負(fù)載的變化自動加載與卸載，但與之相配的循環(huán)水泵（冷卻泵、冷凍泵）卻仍在滿負(fù)荷運(yùn)行，且水泵功率是按峰值冷負(fù)荷所對應(yīng)水流量的1.1-1.2倍選配的。針對上述情況，我查閱了大樓中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案：根據(jù)大樓的空調(diào)使用情況，設(shè)計(jì)白天使用冷負(fù)荷為1350冷噸，實(shí)際使用冷負(fù)荷約為900冷噸。由上可知我大樓由于部分功能的改變，造成原設(shè)計(jì)的一些不合理，所以存在如下一些問題：（1）水流量過大，使循環(huán)水系統(tǒng)供水（出水）與進(jìn)水（回水）的溫差降低，惡化了主機(jī)的工作條件，引起主機(jī)熱交換效率下降，這樣循環(huán)水系統(tǒng)的能耗較大而溫差較小，造成額外的經(jīng)濟(jì)損失。（2）水流量不能自動調(diào)節(jié)，只能靠人工調(diào)節(jié)閥門的開度，這樣不能適應(yīng)大樓（辦公大樓）早晚負(fù)荷變化的特點(diǎn)，常常出現(xiàn)該冷時(shí)不冷，不該冷時(shí)卻很冷的弊端。（3）由于水量只能通過調(diào)節(jié)管道上的閥門開度來調(diào)節(jié)冷凍和冷卻水的流量，因此，閥門調(diào)節(jié)存在很大的能量損失。（4） 水泵電機(jī)通常采用Y/啟動，電機(jī)的啟動電流較大，對供電系統(tǒng)造成一定的沖擊。（特別是對電壓要求很高的電梯）（5）水泵不能實(shí)現(xiàn)軟啟、軟停，會出現(xiàn)水錘現(xiàn)象，同時(shí)對管網(wǎng)造成較大沖擊，增加管網(wǎng)閥門的跑冒滴漏現(xiàn)象。由于中央空調(diào)冷凍水、冷卻水系統(tǒng)存在上述問題，運(yùn)行效率低，能耗較大，所以進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造是完全必要的。2.2.3 循環(huán)水泵的工作特性泵是一種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載,其轉(zhuǎn)速n與流量Q1 揚(yáng)程H及泵的軸功率P的關(guān)系如下式：Q1= Q2（n 1 / n2）、H1=H 2（n 1 / n2）、P 1= P2（n 1 / n2）上面腳注1的表示原來的量，腳注2的表示變化后的量。上式表明，泵的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，泵的揚(yáng)程與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。2.2.3.1 管路的阻力特性循環(huán)水泵系統(tǒng)的工作狀況與水泵和管道的工作特性有關(guān)，水泵的工作狀況主要是通過轉(zhuǎn)速、流量、揚(yáng)程和效率來表示。裝置的揚(yáng)程Hzc與管道的流量Q的關(guān)系HcF（Q）稱為管路的阻力特性，其表達(dá)式為Hzc=Hz +（P”-P）/Y+KQ（Pa）式中Hzc為裝置的揚(yáng)程（m），Hz為泵水水位高度（m），P 為水泵的吸入壓力（Pa），P”為水泵的壓出壓力（Pa），Y為重度（N/m），K為常數(shù)，由式中得到的管路特性如圖2曲線1所示，如果關(guān)小管路內(nèi)的閥門，增大管路的阻力，則阻力特性曲線將變?yōu)榍€2所示。2.2.3.2 水泵的揚(yáng)程特性在水泵的軸功率一定的前提下, 揚(yáng)程H與流量Q之間的關(guān)系H=f (Q)，稱為揚(yáng)程特性， 2.2.3.3 供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)與功率供水系統(tǒng)的工作過程就是水泵克服管路阻力而供水的過程，如圖2-1所示，曲線1是管路的阻力特性，曲線2是水泵的揚(yáng)程特性，則兩者的交點(diǎn)A就是供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)，而水泵的軸功率P可由下式求得P= QH/1210kw 式中為水的重度(N/m)，Q為流量(m/s)，H為全揚(yáng)程(m)，1為傳動裝置的效率特性，2為水泵的效率。由此可見，軸功率與揚(yáng)程H和乘積正比，因此，軸功率的大小與圖4中的陰影部分H成正比3-4.兩種調(diào)節(jié)流量的比較A21QOHHA 圖 2-1供水系統(tǒng)的工作特點(diǎn)與功率圖1QOB3HCHAHBH2ACQBQA 圖2-2兩調(diào)節(jié)流量方法的比如圖2-2所示，曲線1是閥門全部打開時(shí)，供水