變頻器用于中央空調(diào)節(jié)能改造

1、CHF100變頻器用于中央空調(diào)節(jié)能改造前言中央空調(diào)是現(xiàn)代大廈物業(yè)、賓館、商場不可缺少的設(shè)施，它能帶給人們四季如春，溫馨 舒適的每一天，由于中央空調(diào)功率大，耗能大，加上設(shè)計上存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，支 付中央空調(diào)所用電費是用戶一項巨大的開支。因為季節(jié)的變化、晝夜的變化、賓館酒樓客人入住率的變化、娛樂場所開放時間的變化等等，從而導(dǎo)致中央空調(diào)系統(tǒng)對室內(nèi)熱源吸收量的變化，再加之工藝設(shè)計上電機功率設(shè)計有相當?shù)母辉Ａ浚虼?，存在明顯的節(jié)電空間。將變 頻技術(shù)引入中央空調(diào)系統(tǒng)，保持室內(nèi)恒溫，對其進行的節(jié)能改造是降本增效的一條捷徑。中央空調(diào)系統(tǒng)圖1所示為一典型中央空調(diào)機組系統(tǒng)圖,主要由冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循

2、環(huán)系統(tǒng)及主機三部分組成:冷卻水塔膨脹 水箱風機 盤管圖1中央空調(diào)系統(tǒng)原理圖冷凍水循環(huán)系統(tǒng)該部分由冷凍泵、室內(nèi)風機及冷凍水管道等組成。從主機蒸發(fā)器流出的低溫冷凍水由冷 凍泵加壓送入冷凍水管道（出水），進入室內(nèi)進行熱交換，帶走房間內(nèi)的熱量，最后回到主機蒸發(fā)器（回水）。室內(nèi)風機用于將空氣吹過冷凍水管道，降低空氣溫度，加速室內(nèi)熱交換。冷卻水循環(huán)部分該部分由冷卻泵、 冷卻水管道、冷卻水塔及冷凝器等組成。 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)進行室內(nèi)熱交換的同時，必將帶走室內(nèi)大量的熱能。 該熱能通過主機內(nèi)的冷媒傳遞給冷卻水，使冷卻水，使之與大氣進行熱交換，降低溫度升高。冷卻泵將升溫后的冷卻水壓入冷卻水塔（出水） 溫度后再送回主

3、機冷凝器（回水）。主機主機部分由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器及冷媒（制冷劑）等組成，其工作循環(huán)過程如下：首先低壓氣態(tài)冷媒被壓縮機加壓進入冷凝器并逐漸冷凝成高壓液體。在冷凝過程中冷媒會釋放出大量熱能， 這部分熱能被冷凝器中的冷卻水吸收并送到室外的冷卻塔上，最終釋放到大氣中去。隨后冷凝器中的高壓液態(tài)冷媒在流經(jīng)蒸發(fā)器前的節(jié)流降壓裝置時，因為壓力的突變而氣化，形成氣液混合物進入蒸發(fā)器。冷媒在蒸發(fā)器中不斷氣化，同時會吸收冷凍水中的熱量使其達到較低溫度。最后，蒸發(fā)器中氣化后的冷媒又變成了低壓氣體，重新進入了壓縮機，如此循環(huán)往復(fù)。節(jié)能理論中央空調(diào)節(jié)能改造前的工況在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時，冷凍泵、冷卻泵的電機容量是根據(jù)

4、建筑物的最大設(shè)計熱負荷選 定的，都留有一定設(shè)計余量。 由于四季氣候及晝夜溫差變化，中央空調(diào)工作時的熱負荷總是不斷變化。下圖2為一民用建筑物的平均熱負荷情況：熱負載率年變化圖示熱負載率日變化圖示圖2熱負荷率曲線如上圖所示，該中央空調(diào)一年中負荷率在50%下的時間超過了全部運行時間的50%通常冷卻水管路的設(shè)計溫差為56C,而實際應(yīng)用表明大部分時間里冷卻水管路的溫差僅為24C,這說明制冷所需的冷凍水、冷卻水流量通常都低于設(shè)計流量，這樣就形成了中 央空調(diào)低溫差、低負荷、大工作流量的工況。在沒有使用節(jié)能系統(tǒng)前，工頻供電下的水泵始終全速運行，管道中的供水流量只能通過閥門或回流方式調(diào)節(jié)， 這必會產(chǎn)生大量的節(jié)流

5、及回流損失，同時也增加了電機的負荷，白白消耗了許多電能。中央空調(diào)水泵電機的耗電量約占中央空調(diào)系統(tǒng)總耗電量的30-40%，故對其進行節(jié)能改造具有很明顯的節(jié)能效果。節(jié)能理論根據(jù)由流體力學(xué)理論可知，離心式流體傳輸設(shè)備（如離心式水泵、風機等）的輸出流量Q與其轉(zhuǎn)速n成正比；輸出壓力 P （揚程）與其轉(zhuǎn)速 n的平方成正比；輸出功率 N與其轉(zhuǎn)速n 的三次方成正比，用數(shù)學(xué)公式可表示為：Q = K i x n2P = K2 x n3N = Q x P = K3 x n（Ki、K2、K3為比例常數(shù)）由上述原理可知，降低水泵的轉(zhuǎn)速，水泵的輸出功率就可以下降更多。如將電機的供電3頻率由50Hz降為40Hz,則理論上，

6、低頻40Hz與高頻50Hz的輸出功率之比為（40/50）=0.512。實踐證明，在中央空調(diào)系統(tǒng)中接入變頻節(jié)能系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變水泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)管道中的流量，以取代閥門調(diào)節(jié)及回流方式，能取得明顯的節(jié)能效果，一般節(jié)電率都在30%以上。同時變頻器的軟啟動功能及平滑調(diào)速的特點可實現(xiàn)對中央空調(diào)的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，并可延長機組及管組的使用壽命。節(jié)能方案分析中央空調(diào)各循環(huán)水系統(tǒng)的回水與出水溫度之差，反映了整個系統(tǒng)需要進行的熱交換量。 因此，根據(jù)回水與出水的溫度差來控制循環(huán)水的流量，從而控制熱交換的速度，是首選的節(jié)能控制方法。冷凍水循環(huán)系統(tǒng)冷凍水的出水溫度是由主機的制冷效果決定的， 通常比較穩(wěn)定，因此冷凍回水溫度可

7、以 準確的反映室內(nèi)的熱負荷情況。 由此，對于冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)能改造， 可以取回水溫度作 為控制目標，通過變頻器對冷凍泵流量的自動調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對室內(nèi)溫度的控制。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)同時受室外環(huán)境溫度及室內(nèi)熱負荷兩方面影響，循環(huán)水管道單側(cè)的水溫不能準確反映該系統(tǒng)的熱交換量，因此以出水與回水之間的溫差作為控制室內(nèi)溫度的依據(jù)是合理的節(jié)能方式。在外界環(huán)境溫度不變的情況下，溫差大，說明室內(nèi)熱負荷較大，應(yīng)提高冷 卻泵的轉(zhuǎn)速，增大冷卻水循環(huán)的速度；相應(yīng)的，溫差小則減小冷卻泵轉(zhuǎn)速。方案結(jié)構(gòu)示意圖3所示:根據(jù)上述分析，可得出整個節(jié)能工程結(jié)構(gòu)示意圖如圖1qJd風機 盤管溫度傳 感器冷凍 水泵冷凝器蒸發(fā)器主機

8、PIDPIDINVT-CHF100溫度傳感器 V冷卻Y水泵溫度傳感器INVT-CHF100膨脹 水箱冷卻水塔圖3中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造結(jié)構(gòu)示意圖由上圖，該節(jié)能方案的基本思路為：分別在主機蒸發(fā)器回水處、冷凝器出水及回水處安裝溫度傳感器， 實時檢測管網(wǎng)的溫度， 以模擬信號（010V或者420mA ）反饋給變頻器，通過變頻器內(nèi)置的 PID運算輸出相應(yīng)的 頻率指令后自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速， 從而調(diào)節(jié)各循環(huán)水的熱交換速度， 最終實現(xiàn)對室內(nèi)恒溫度的 控制。需要特別說明的是，變頻器內(nèi)部在設(shè)計上集成了溫差反饋處理功能，系統(tǒng)無須另配專用控制模塊。電路控制方案某公司中央空調(diào)機組數(shù)據(jù)如下表:機組機型常用數(shù)量備用數(shù)量總計數(shù)量

9、中央冷凍泵電機45KW( 380V)2臺1臺3臺空調(diào)冷卻泵電機75KW( 380V)2臺1臺3臺三臺水泵中，春秋季節(jié)只用一臺，備用兩臺；夏季高峰時常用兩臺，一臺備用。要求：一臺變頻運行，且可以通過人工方式進行切換，其他可通過人工方式直接啟動到工頻運行。設(shè)計：3臺水泵電機選配1臺變頻器。工作時可選擇任意一臺水泵做主泵、由變頻器直 接拖動并且變頻運行（由內(nèi)置PID進行閉環(huán)控制）；其余兩臺水泵做輔泵、由人工依據(jù)制冷特點相應(yīng)進行啟?？刂疲闺姍C工頻運行。如下圖所示：L1L2定溫度反饋i+ 10V AI1 GND R S T溫度反饋2S1COM起停開關(guān)6 Q-Q -冷凍/冷卻水:PIDAI2INVT-CHF100KM19WKM2KM3QKM4KM5/_KM6該方案使用CHF100系列通用變頻器，“市電”“節(jié)電”旁路需要另配電控柜及電氣配件。 變頻節(jié)能系統(tǒng)特點1、變頻器界面為 LED顯示，監(jiān)控參數(shù)豐富；鍵盤布局簡潔、操作方便；2、溫度/溫差傳感器為數(shù)字雙屏 LED顯示，溫度參數(shù)設(shè)定方便，易于監(jiān)控；3、變頻器有過流、過載、過壓、過熱等多種電子保護裝置，并具有豐富的故障報 警輸出功能，可有效保護供水系統(tǒng)的正常運作；4、加裝變頻器后，電機具有軟啟動及無極調(diào)速功能，可使水泵和電機的