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)建筑物最大設(shè)計(jì)熱負(fù)荷選定的，且留有一定的設(shè)計(jì)余量。一般中央空調(diào)控制系統(tǒng)中，水泵及風(fēng)機(jī)一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(lái)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時(shí)，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(shuō)，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)，67%67%的工程設(shè)計(jì)熱負(fù)荷值為 94-165W/m2,94-165W/m2,而實(shí)際上 8

2、3%83%勺工程熱負(fù)荷只有58-93W/m2,58-93W/m2,滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間每年不超過(guò) 10-2010-20 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(lái)調(diào)節(jié)流量和壓力的變化用來(lái)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1.11.1中央空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖Rt;壓縮機(jī)1.21.2中央空調(diào)工作原理簡(jiǎn)述、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;JB5問(wèn)F依F恥冷卻系冷知水冷冰艱同時(shí)，冷凝器釋放熱量使冷卻水溫度升高。、降了溫的冷凍水通過(guò)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

3、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。、而升了溫的冷卻水通過(guò)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(lái)，并通過(guò)中間繼電器及接觸器控制冷凍機(jī)停止工作，溫度回升到一定值后又控制其運(yùn)行。三、中央空調(diào)存在的問(wèn)題1 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)的容量是按照最大換熱量（即環(huán)境氣溫最高，且所有場(chǎng)所的空調(diào)都開(kāi)足）的情況下，再取一定的安全系數(shù)來(lái)確定的。而通常，f f# #況下，由于季節(jié)和晝夜氣溫的變化以及開(kāi)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

4、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(wú)用功就越少，節(jié)能也就越明顯。根據(jù)流量公式：Q Q= =SVSV, ,過(guò)去由于交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速不可調(diào)，只能通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥，改變管道截面積 S S 的方式來(lái)調(diào)節(jié)流量 Q 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。2 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(guò)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 B BI I 溫作用，冷凍水的流量與

5、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(guò)風(fēng)機(jī)盤管組件時(shí)，還沒(méi)有充分的時(shí)間將所攜冷量全部釋放完，就又返回制冷機(jī)去了，因此冷凍水泵電機(jī)做了很多無(wú)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)荷的大小來(lái)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)荷大小相當(dāng)?shù)睦淞?，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)冷卻水降溫，由于冷卻塔的設(shè)備容量是根據(jù)在夏天最大熱負(fù)載的條件下選定的,的條件，然而在實(shí)際

6、設(shè)備運(yùn)行中，由于季節(jié)、氣候、工作負(fù)載的等效熱負(fù)載等諸多因素都決定了設(shè)備經(jīng)常是處于在較低熱負(fù)載的情況下運(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(guò)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和冷卻風(fēng)扇的開(kāi)啟臺(tái)也就是考慮到最惡劣數(shù)，節(jié)能效果就非常顯著。四、節(jié)能改造原理交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：n n= =60f60f（1 1-s-s）PpPp?？梢?jiàn)，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 T 與轉(zhuǎn)速 n2n2 成正比，電機(jī)軸上的輸出功率 W W 與轉(zhuǎn)速 n3n3 成正比。而電機(jī)的耗電量

7、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(jiàn)，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)大幅度地下降。過(guò)去由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不可調(diào)，電機(jī)只能工作在開(kāi)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(kāi)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(lái)的 5050HzHz 下調(diào)到 4040HzHz 時(shí)，則電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大約降為額定轉(zhuǎn)速的80%80%，即 n n 實(shí)際= =0.0.8 8n n 額定.由于電機(jī)的額定功率為：W W 額定= =Kn3Kn3 額定，因此，電機(jī)運(yùn)行在 4040HzHz 時(shí)的實(shí)際功率為：W W 實(shí)際=Kn3

8、Kn3 實(shí)際= =K K（0.0.8 8n n 額定）3=3=0.0.512512Kn3Kn3 額定= =0.512W0.512W 額定節(jié)電率= =（電機(jī)額定功率- -電機(jī)實(shí)際功率）P P 電機(jī)額定功率= =（W W 額定-W W 實(shí)際）PWPW 額定= =（W W 額定- -0.0.512512W W 額定）PWPW 額定= =48.48.8%8%由此可見(jiàn)，若風(fēng)機(jī)和水泵的電機(jī)運(yùn)行在 4040HzHz 時(shí)，理論上，電機(jī)實(shí)際軸上的輸出功率只有額定功率的一半左右，此時(shí)，理論上的節(jié)電率為 48.48.8%,8%,節(jié)電效果相當(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

9、術(shù)后，由于電機(jī)可在很寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)速，可將所有節(jié)流閥開(kāi)至最大，使管道暢通，這樣可以免去節(jié)流損耗。通過(guò)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、冷凍水白流量，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)功率大幅度下降，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)能改造的關(guān)鍵在于可使電機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)。過(guò)去由于交流電機(jī)轉(zhuǎn)速不可調(diào)，當(dāng)開(kāi)一臺(tái)泵不夠，而開(kāi)兩臺(tái)泵又有余時(shí)，只能開(kāi)兩臺(tái)泵，這樣，多余的部分就是浪費(fèi)的部分。而現(xiàn)在由于轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，開(kāi)一臺(tái)泵不夠時(shí)，開(kāi)第二臺(tái)泵可以根據(jù)實(shí)際需要的大小設(shè)定其轉(zhuǎn)速，從而節(jié)約了本來(lái)多余的那部分

10、能量。因此，在這種系統(tǒng)中，任何時(shí)候只要求有一臺(tái)水泵電機(jī)處于可調(diào)狀態(tài)，就可以達(dá)到節(jié)能的目的。而且這種方式對(duì)系統(tǒng)中并聯(lián)運(yùn)行的泵的臺(tái)數(shù)沒(méi)有任何限。這就是用 PLCPLC 控制器對(duì)變頻器進(jìn)行切換控制的優(yōu)越性所在。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)能的目的。在通常的中央空調(diào)系統(tǒng)中，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)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)。在此類系統(tǒng)中，只須在冷卻水和冷凍水系統(tǒng)中各采用一臺(tái)變頻調(diào)速器，分別各用一臺(tái) PLCPLC 控制器和切換控制器對(duì)一組冷卻泵電機(jī)和冷凍泵電機(jī)進(jìn)行切換控制，使兩個(gè)系統(tǒng)都有一臺(tái)泵處于可調(diào)節(jié)狀態(tài)，這種控制方式在最大程度上節(jié)

11、約了投資，達(dá)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示?？刂平o定給定給定系統(tǒng)系統(tǒng)水泵控制控制系統(tǒng)變頻變頻變頻速度速度速度冷飄機(jī)交贓制系先林泵控制系統(tǒng)六、水循環(huán)系統(tǒng)工作原理1 1 系統(tǒng)組成系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器 PLGPLG 切換控制器、機(jī)械聯(lián)鎖接觸器和水泵電機(jī)組成，水泵電機(jī)的個(gè)數(shù)可以是任意個(gè)。通過(guò) PLCPLC 和切換控制器的控制，可使任一臺(tái)電機(jī)處于變頻工作狀態(tài)，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)，而其余電機(jī)根據(jù)實(shí)際負(fù)載的需要，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 PLCPLC 檢測(cè)運(yùn)行溫度差通過(guò) PLCPLC

12、內(nèi)部做 PIDPID 運(yùn)算來(lái)控制變頻及工頻自由組合。機(jī)械聯(lián)鎖接觸器是為了在切換過(guò)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，當(dāng)三相交流電源串入變頻器的輸出端時(shí)，變頻器會(huì)被損壞。6.6.2 2 工作原理當(dāng)熱負(fù)荷較小、只需一臺(tái)電機(jī)工作在低于工頻狀態(tài)就能滿足要求時(shí)，根據(jù)操作者的意愿，可通過(guò) PLCPLC 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)，且運(yùn)行頻率可根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的大小任意設(shè)定。當(dāng)熱負(fù)荷增大，開(kāi)一臺(tái)電機(jī)不夠，而開(kāi)兩臺(tái)電機(jī)又有余時(shí)，由 PLCPLC 檢測(cè)運(yùn)行溫度差通過(guò)PLCPLC 內(nèi)部做 PIDPID 運(yùn)算來(lái)控制變頻及工頻自由組合，PLCPLC 發(fā)出起動(dòng)另一臺(tái)電機(jī)的指令，PLCPLC 控制器和切換控制器會(huì)網(wǎng)控制二承affi口1則可g.近OPLC冷卻風(fēng)機(jī)和水泵動(dòng)勒硼功率訊冷鐘風(fēng)機(jī)品棍2滯標(biāo)自動(dòng)地將原來(lái)工作在變頻狀態(tài)的電機(jī)的頻率從運(yùn)行頻率提升至工頻 5050HzHz, ,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(guò)程不斷重復(fù)，直至所有電機(jī)全部投入。系統(tǒng)能提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)能改造后除了可以節(jié)省大量的電能外還具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)(1