中央空調(diào)節(jié)能改造方案

1、中央空調(diào)節(jié)能改造方案一、概述在中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻風(fēng)機(jī)的容量是根據(jù)建筑物最人設(shè)計(jì)熱負(fù)荷選 定的，且留有-定的設(shè)計(jì)余量。般中央空調(diào)控制系統(tǒng)中，水泵及風(fēng)機(jī)-年四季都是在工頻狀態(tài) 下全速運(yùn)行，采用節(jié)流或回流的方式來調(diào)節(jié)流量或風(fēng)量，產(chǎn)生大量的節(jié)流或回流損失，且對(duì)水泵 或風(fēng)機(jī)電機(jī)而言，由于它是在工頻下全速運(yùn)行，因此造成了能量的大大浪費(fèi)。由于四季的變化，陰晴雨雪及白天與黑夜吋，外界溫度不同，使得中央空調(diào)的熱負(fù)荷在絕大部 分時(shí)間里遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)荷低。也就是說，中央空調(diào)實(shí)際大部分時(shí)間運(yùn)行在低負(fù)荷狀態(tài)下。據(jù)統(tǒng)計(jì), 6氏的工程設(shè)計(jì)熱負(fù)荷值為94-165W/in2,而實(shí)際上83$的工程熱負(fù)荷只有58

2、-93 W/m2.滿負(fù)荷運(yùn) 行時(shí)間每年不超過10-20小時(shí)。實(shí)踐證明，在中央空調(diào)的循環(huán)系統(tǒng)（冷卻泵、冷凍泵及冷卻風(fēng)機(jī)）中接入變頻系統(tǒng)，利用變頻 技術(shù)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量和壓力的變化用來取代閥門控制流量，能取得明顯的節(jié)能效果。二、中央空調(diào)系統(tǒng)工作原理1.1中央空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖Rti滬滬冷卻泵1.2中央空調(diào)工作原理簡(jiǎn)述 （1）、中央空調(diào)啟動(dòng)后，冷凍單元工作，蒸發(fā)器吸收冷凍水中的熱量，使之溫度降低：1同時(shí)，冷凝器釋放熱量使冷卻水溫度升高。（2）、降了溫的冷凍水通過冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在各個(gè)房間由室內(nèi)風(fēng)機(jī)加速進(jìn)行熱交換, 帶走房間內(nèi)的熱量使房間內(nèi)的溫度降低后，又流回冷凍水端。（3）、而升了溫的冷卻

3、水通過冷卻泵壓入冷卻塔，由冷卻塔風(fēng)機(jī)加速將冷卻水中的熱量散發(fā)到大氣 中，使水溫降低后，流回冷卻水端。、冷凍機(jī)組工作一段時(shí)間后，達(dá)到設(shè)定溫度，由溫度傳感器檢測(cè)出來，并通過中間繼電器及接觸器控制冷凍機(jī)停止工作，溫度回升到定值后又控制其運(yùn)行。三、中央空調(diào)存在的問題3. 1冷卻水系統(tǒng)的不足從設(shè)計(jì)角度考慮，冷卻水泵電機(jī)的容量是按照最人換熱量（即環(huán)境氣溫最高,且所有場(chǎng)所的空調(diào)都 開足）的情況下，再取-定的安全系數(shù)來確定的。而通常情況下，由于季節(jié)和崔夜氣溫的變化以及 開機(jī)數(shù)目的不足，實(shí)際換熱量遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，因此，電機(jī)容量遠(yuǎn)大于實(shí)際負(fù)荷，出現(xiàn)了大馬拉小車 的情況。再?gòu)睦鋮s水流量考慮，冷卻水的作用是要及時(shí)將冷凝

4、器中的熱量帶走，以保證制冷機(jī)能正常工作。 從節(jié)能的角度看，只要能保證制冷機(jī)能正常工作，冷卻水流量越小，所做的無用功就越少，節(jié)能也 就越明顯。根據(jù)流量公式：Q = SV，過去由于交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速不可調(diào)，只能通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥，改 變管道裁而積S的方式來調(diào)節(jié)流量Q .節(jié)流閥的存在對(duì)水流產(chǎn)生阻力，從而產(chǎn)生節(jié)流損耗，并且會(huì) 引起機(jī)械振動(dòng)和產(chǎn)生噪音。3. 2冷凍水系統(tǒng)的不足冷凍水泵的作用是將經(jīng)制冷機(jī)降溫的冷凍水通過輸送管道送到中央空調(diào)的各出風(fēng)口處的風(fēng)機(jī)盤 管組件中，對(duì)環(huán)境起降溫作用，冷凍水的流量與冷凍水泵的轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)冷凍水泵轉(zhuǎn)速高時(shí)，冷 凍水的流量大，流速也快。因此，當(dāng)冷凍水流過風(fēng)機(jī)盤管組件時(shí)，還沒有充分

5、的時(shí)間將所攜冷量全 部釋放完，就又返回制冷機(jī)去f,因此冷凍水泵電機(jī)做了很多無用功，這些都是不必要的能耗。若 能夠調(diào)節(jié)冷凍水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)實(shí)際熱負(fù)荷的 ；小來調(diào)節(jié)冷凍水的流量（實(shí)際上是調(diào)節(jié)交換 冷量的大?。┖土魉?，以便讓冷凍水在風(fēng)機(jī)盤管組件中有充分的時(shí)間釋放與熱負(fù)荷大小和當(dāng)?shù)睦?量,冷凍水泵電機(jī)的功耗可大大降低。3. 3冷卻風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的不足冷卻塔是冷凍機(jī)組的冷卻水最主要的熱交換設(shè)備之一，它主要靠冷卻塔風(fēng)機(jī)對(duì)冷卻水降2溫，由于冷卻塔的設(shè)備容量是根據(jù)在夏天最人熱負(fù)載的條件下選定的，也就是考慮到最惡劣的條 件，然而在實(shí)際設(shè)備運(yùn)行中，由于季節(jié)、氣候、工作負(fù)戦的等效熱負(fù)載等諸參因素都決定了設(shè)備 經(jīng)常是處

6、于在較低熱負(fù)裁的情況下運(yùn)行，所以設(shè)備的耗電常常是不必要的和浪費(fèi)的。因此，使用 變頻調(diào)速控制冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，在夜間或在氣溫較低的季節(jié)氣候條件下，通過調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn) 速和冷卻風(fēng)扇的開啟臺(tái)數(shù)，節(jié)能效果就非常顯著。四、節(jié)能改造原埋交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：n = 60f （1 - s）Ppo可見，轉(zhuǎn)速與電源頻率近似成正比,即改變 頻率可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載屬于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載,即轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n2成正比，電機(jī) 軸上的輸出功率W與轉(zhuǎn)速n3成正比。而電機(jī)的耗電量近似同電機(jī)軸上的輸出功率成正比，即電 機(jī)的耗電量近似與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。由此可見，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速稍有下降時(shí)，電機(jī)的耗電量就會(huì) 大幅度地下

7、降。過去由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不可調(diào)，電機(jī)只能工作在開或停兩種狀態(tài)，即使當(dāng)熱負(fù)荷很小的時(shí)候，也必須至 少開一臺(tái)，電機(jī)軸上的輸出功率遠(yuǎn)大于實(shí)際負(fù)荷的需要，從而造成不必要的能耗。若將電機(jī)的運(yùn)行 頻率由原來的50 Hz下調(diào)到40 Hz時(shí)，則電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大約降為額定轉(zhuǎn)速的80 %，即n實(shí)際= 0. 8n額定.由于電機(jī)的額定功率為：ff額定=Kn3額定，因此，電機(jī)運(yùn)行在40 Hz時(shí)的實(shí)際功率 為：W實(shí)際=Kn3實(shí)際=K（0. 8 n額定）3 = 0. 512 Kn3額定=0. 512W額定節(jié)電率=（電機(jī)額 定功率-電機(jī)實(shí)際功率）P電機(jī)額定功率=（W額定-ff實(shí)際）PW額定=（W額定-0. 512 ff額定）PW

8、額定=4& 8 %由此可見,若風(fēng)機(jī)和水泵的電機(jī)運(yùn)行在40 Hz時(shí),理論上，迫機(jī)實(shí)際軸上的輸出功率只有額定功率 的半左右，此時(shí)，理論上的節(jié)電率為48. 8 %.節(jié)電效果和當(dāng)顯著,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。五、變頻調(diào)速技術(shù)的中央空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)采用交流變頻調(diào)速技術(shù)后，由于電機(jī)可在很寬的范圉內(nèi)平潸調(diào)速，可將所有節(jié)流閥開至最大，使管 道暢通，這樣可以免去節(jié)流損耗。通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速改變冷卻水、冷凍水的流速，從而改變冷卻水、 冷凍水的流量，使其達(dá)到滿足制冷機(jī)正常工作的要求，以及達(dá)到平衡熱負(fù)荷所需冷量的要求，而 此時(shí)由于不存在節(jié)流損耗以及電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，電機(jī)功率人幅度下降，從而達(dá)到節(jié)能的目的。采用 變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改

9、造的關(guān)鍵在于可使電機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)。過去3 多，只能開兩臺(tái)泵這樣由于交流電機(jī)轉(zhuǎn)速不可調(diào)，當(dāng)開-臺(tái)泵不夠，而開兩臺(tái)泵又有余時(shí)開第 二臺(tái)泵可以根，余的部分就是浪費(fèi)的部分。而現(xiàn)在由于轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，開一臺(tái)泵不夠時(shí)任，從而節(jié) 約了本來多余的那部分能量。因此，在這種系統(tǒng)中據(jù)實(shí)際需要的大小設(shè)定其轉(zhuǎn)速，就可以達(dá)到節(jié)能 的目的。而且這種方式對(duì)系統(tǒng)，何吋候只要求有-臺(tái)水泵電機(jī)處于可調(diào)狀態(tài)控制器對(duì)變頻器進(jìn)行 切換控制的優(yōu)越性PLC中并聯(lián)運(yùn)行的泵的臺(tái)數(shù)沒有任何限。這就是用所在。在冷卻水系統(tǒng)、冷 凍水系統(tǒng)和散熱水塔風(fēng)機(jī)上分別采用變頻調(diào)速控制都可以達(dá)到節(jié)能的往往有多臺(tái)冷卻水泵和冷 凍水泵分別構(gòu)成管路并聯(lián)的冷卻，目的。在通常

10、的中央空調(diào)系統(tǒng)中只須在冷卻水和冷凍水系統(tǒng)中 答采用臺(tái)變，水循環(huán)系統(tǒng)和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)。在此類系統(tǒng)中控制器和切換控制器對(duì)-組冷卻泵 電機(jī)和冷凍泵電機(jī)進(jìn)行切分別各用臺(tái)PLC ,頻調(diào)速器達(dá)這種控制方式在最大程度上節(jié)約了投 資，換控制,使兩個(gè)系統(tǒng)都有一臺(tái)泵處于可調(diào)節(jié)狀態(tài)，到用最少的投資取得最大回報(bào)的效果。循環(huán)系統(tǒng)的控制原理和主電路如圖所応冷入冷口冷口冷口循習(xí)系鄉(xiāng)行控制 卻出凍出冰出卻出溫系逼琨溫系溫妹度炕度;度欽JSt 面中央控制系統(tǒng) 冷凍冷卻鳳機(jī)風(fēng)機(jī)冷凍冷 卻憑頻at頻頻水 聚jRjstjR欽連度 迪 度遺度系欽控 制技制 給定給宅給宅技 制六、水循環(huán)系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)組成6. 1,、切換控制器、機(jī)械聯(lián)

11、鎖接觸器和水泵電機(jī)組成系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器PLC可使任 一臺(tái)電機(jī)處于變頻工和切換控制器的控制，水泵電機(jī)的個(gè)數(shù)可以是任意個(gè)。通過PLC 而其余電機(jī)根據(jù)實(shí)際負(fù)載的，從而實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)候都有一臺(tái)電機(jī)處于容量可調(diào)狀態(tài)作狀態(tài),PLC, 或是處于停機(jī)狀態(tài)，或是工作在工頻狀態(tài)。并且這種組合可以是任意的，完全由，需要機(jī)械聯(lián)鎖接 觸器是為檢測(cè)運(yùn)行溫度差通過PLC內(nèi)部做運(yùn)算來控制變頻及工頻自由組合。PID當(dāng)三，了在切換 過程中從硬件上確保三相交流電源不會(huì)串入變頻器的輸出端而設(shè)置的。否則變頻器會(huì)被損壞。 和交流電源串入變頻器的輸出端時(shí)，6. 2工作原埋,根據(jù)操作者的意愿當(dāng)熱負(fù)尙較小、只需一 臺(tái)電機(jī)工作在低于

12、工頻狀態(tài)就能滿足要求時(shí)，且運(yùn)行頻率可根據(jù)實(shí)際負(fù)可通過PLC控制器和切 換控制器使任一臺(tái)電機(jī)工作在變頻狀態(tài)，荷的大小任意設(shè)定。檢測(cè)運(yùn)行溫度差通過而開兩臺(tái)電機(jī) 又有余時(shí)開一臺(tái)電機(jī)不夠當(dāng)熱負(fù)荷增A, PLC由6PLC內(nèi)部做PID運(yùn)算來控制變頻及工頻自由組合，PLC發(fā)出起動(dòng)另一臺(tái)電機(jī)的指令,PLC控制器 和切換控制器會(huì)自動(dòng)地將原來工作在變頻狀態(tài)的電機(jī)的頻率從運(yùn)行頻率捉升至工頻50 Hz .然后將它從變頻器上切除并直接掛接到工頻電源上，再將第二臺(tái)電機(jī)掛接到變頻器上，使第 二臺(tái)電機(jī)實(shí)現(xiàn)平滑軟起動(dòng)，運(yùn)行頻率由操作者根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。熱負(fù)荷進(jìn)一步增大,上述切換控制過程不斷重復(fù)，直至所有電機(jī)全部投入。系統(tǒng)能捉供的最大容量 是全部電機(jī)均工作在工頻滿負(fù)荷狀態(tài)。七、中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的優(yōu)點(diǎn)變頻節(jié)能改造后除