中央空調(diào)節(jié)能改造控制系統(tǒng)

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系統(tǒng)

第一章?前????言

1.1?概述

變頻調(diào)速技術(shù)作為一種成熟的節(jié)能手段已在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，利用變頻調(diào)速技術(shù)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造、可以大幅度降低電力消耗，減少龐大的電費(fèi)支出。我公司采用全球500強(qiáng)企業(yè)美國艾默生公司生產(chǎn)的變頻調(diào)速器對空調(diào)風(fēng)機(jī)、冷凍水泵冷卻水泵的節(jié)電率在30－60％，可大大地降低了企業(yè)的運(yùn)營成本。

2.1中央空調(diào)目前存在的問題

中央空調(diào)系統(tǒng)含冷凍泵。根據(jù)季節(jié)變化人為決定水泵的運(yùn)行臺數(shù)，啟動方式大多為星--三角降壓啟動。工作時泵一直工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，不會因室溫變化而降速，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。水泵直接起動對設(shè)備的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)工作量大。

制冷風(fēng)機(jī)一旦工作不會因室溫變化而降速，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

2.2中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能分析

中央空調(diào)是大型商場、賓館、超市、寫字樓、工廠等許多用電場所里耗電最大的單元，在總電費(fèi)支出中，僅中央空調(diào)就占去了60％左右，因此中央空調(diào)節(jié)電就顯得尤其重要。但節(jié)電不是再生能源，而是提高用電效率，節(jié)電一定要有一個節(jié)電的空間存在。中央空調(diào)在設(shè)計(jì)和設(shè)備選型時通常是按照當(dāng)?shù)貧v史上氣溫最高的天氣來設(shè)計(jì)，且留有15～20％的余量，也就是說即使是在天氣最熱的季節(jié)，空調(diào)也是有余量的（個別特殊情況例外），這部分余量為設(shè)計(jì)余量。????除此之外，一年當(dāng)中需要開空調(diào)的幾個月當(dāng)中，溫差也很大，如5月份開空調(diào)與8月份開空調(diào)相比，5月份就有更大的余量，如圖1所示：

????藍(lán)色部分為設(shè)計(jì)余量，紅色部分為季節(jié)變化產(chǎn)生的余量，這部分余量就是節(jié)電空間。?單獨(dú)就一天而言，氣溫也有高低，中午和晚上所需制冷量也是不一樣的，如圖2所示：?

???紅色部分為時差溫度變化產(chǎn)生的余量，也是一個可以節(jié)電的空間。任何一個系統(tǒng)如果沒有節(jié)電的空間，再談節(jié)電就沒有意義，而中央空調(diào)正好存在以上分析的節(jié)電空間，所以說中央空調(diào)節(jié)電有很大的空間是完全可能的。????據(jù)權(quán)威部門調(diào)查分析，全國90％以上的中央空調(diào)基本是運(yùn)行在70％的負(fù)荷以下，考慮季節(jié)氣溫變化和時差變化因素節(jié)電空間就更大。??

大部分中央空調(diào)的主機(jī)有自動加載和卸載的功能，且主機(jī)有螺桿式、活塞式、離心式等多種機(jī)型，不全是平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，對其進(jìn)行節(jié)電改造投資大，投資回收期長，一般不改動空調(diào)的主機(jī)。?因此，中央空調(diào)的改造主要把目光集中在了循環(huán)系統(tǒng)上。如果對循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)電改造，使主機(jī)也能間接節(jié)電，將是一個很好的節(jié)能方案。事實(shí)證明，通過對冷凍泵與冷卻泵的合理化控制，不但循環(huán)系統(tǒng)本身可節(jié)能30～60％，而且可以促進(jìn)主機(jī)間接節(jié)能5～10％。中央空調(diào)系統(tǒng)中的循環(huán)系統(tǒng)、冷卻泵與冷凍泵除個別小型機(jī)型外，大部分為多泵，隨著天氣變化而啟動不同數(shù)量的泵，即：氣溫高時多開泵，氣溫低時少開泵，表面上看已經(jīng)采取了節(jié)能手段，但是有些情況是沒有辦法解決的，例如開一臺泵不夠開兩臺泵浪費(fèi)的問題，開0.7臺泵就能滿足的情況,?但只能開一臺泵而造成浪費(fèi)。中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)就是以冷凍水與冷卻水的進(jìn)出水溫度為控制依據(jù)，對冷凍泵、冷卻泵及送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻控制，使中央空調(diào)系統(tǒng)始終運(yùn)行在最佳的狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)電的目的。????

我們知道，離心式水泵及風(fēng)機(jī)流量壓力與軸功率之間存在以下關(guān)系：???

流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比。????

壓力（揚(yáng)程）與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。????

軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。????

當(dāng)降低水泵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時，流量也同比例下降，但功率卻以轉(zhuǎn)速的立方迅速下降，它們之間的關(guān)系如下表所示：

根據(jù)以上規(guī)律，可以得出對于風(fēng)機(jī)、水泵進(jìn)行節(jié)電改造，可以使系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)合理的狀態(tài)下運(yùn)行達(dá)到節(jié)能的目的。

冷凍水冷卻水系統(tǒng)是按最大冷負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但實(shí)際賓館的冷負(fù)荷不僅在不同的季節(jié)是變化很大的，而且在同一季節(jié)不同的天氣（晴天和陰雨天）也是變化的，而且在同一天的早中晚各個不同的時刻也都是在變化之中，未采用變頻以前只能通過閥門來進(jìn)行調(diào)節(jié)，盡管能減少部分負(fù)荷但仍造成了很大的電能浪費(fèi)，采用變頻后可以根據(jù)冷負(fù)荷的變化來調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速和流量，電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化后，所消耗的電能大大減少。

我司對新一佳龍華富通店冷凍水冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)地考察，經(jīng)分析我們認(rèn)為可以進(jìn)行變頻改造的設(shè)備如下：

1、冷凍水泵 45kW ??3臺??（兩用一備）

2、冷卻水泵 45kW?????3臺??（兩用一備）

3、制冷風(fēng)機(jī)?????3.7KW—5.5KW????32臺

變頻節(jié)電改造后的用電情況

節(jié)電率=1-(f/50)33 ????f為運(yùn)行頻率

盡管調(diào)節(jié)閥門后也能節(jié)省部分能量，但通過變頻調(diào)節(jié)后能大幅度的節(jié)省電能，這正是變頻器在中國乃至世界大量采用變頻節(jié)能技術(shù)的原因所在.

采用變頻后變頻器運(yùn)行頻率為40Hz，其節(jié)電率約50％。按保守估計(jì)節(jié)電率為35％

2.3?投資經(jīng)濟(jì)效益分析

1、經(jīng)濟(jì)效益分析

實(shí)際測試每臺空調(diào)風(fēng)機(jī)非節(jié)電狀態(tài)下每天的實(shí)際用電量，減去節(jié)電狀態(tài)下的用電量，可以計(jì)算出空調(diào)風(fēng)機(jī)月節(jié)電量。

月節(jié)電費(fèi)=月節(jié)電量×電費(fèi)單價

月節(jié)電費(fèi)=208.4度?×?35%?×?30天×15小時?×?0.87=28556元

2.4??實(shí)施方案

1、不改變原來的配電系統(tǒng)，不增加原來配電系統(tǒng)的容量。

2、不改變原來的環(huán)控系統(tǒng)。

3、變頻節(jié)能控制系統(tǒng)采用獨(dú)立的溫度傳感系統(tǒng)與原空調(diào)系統(tǒng)的溫度傳感不發(fā)生關(guān)系。

4、將冷凍水泵的輸入電源線斷開后串入變頻控制系統(tǒng)，冷凍水泵控制的溫度取樣點(diǎn)為冷水機(jī)組蒸發(fā)器的入水和出水溫度，在集水管上裝溫度傳感器。

5、將冷卻水泵的輸入電源線斷開后串入變頻控制系統(tǒng)，冷卻水泵控制的溫度取樣點(diǎn)為冷水機(jī)組冷凝器的入水和出水溫度，在集水管上裝溫度傳感器。

6、將制冷風(fēng)機(jī)的輸入電源線斷開后串入變頻控制系統(tǒng)，在風(fēng)機(jī)入風(fēng)口安裝溫度傳感器；

7、有變頻和工頻切換功能。

8、控制系統(tǒng)根據(jù)溫度變化,自動改變泵/風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度。

改造后的系統(tǒng)不改變原來現(xiàn)有系統(tǒng)，與原來現(xiàn)有系統(tǒng)兼容并能方便的實(shí)現(xiàn)切換。這是一個綜合的空調(diào)水泵風(fēng)機(jī)綜合節(jié)能控制系統(tǒng)，通過對系統(tǒng)各部分進(jìn)行優(yōu)化控制，達(dá)到整個系統(tǒng)綜合節(jié)能的目的?？煞奖愕脑O(shè)定溫度，系統(tǒng)自動測量目前的溫度與設(shè)定溫度進(jìn)行比較運(yùn)算，采用模糊控制技術(shù)自動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)水泵的轉(zhuǎn)速，對溫度進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)，達(dá)到保持恒溫的目的。本系統(tǒng)采用國際上最先進(jìn)的高速DSP控制技術(shù)，將美國巨型跨國集團(tuán)艾默生公司的卓越控制技術(shù)與閉環(huán)溫度節(jié)能控制技術(shù)進(jìn)行完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動節(jié)能運(yùn)行，是一個高集成、高可靠、節(jié)能效率極高的空調(diào)變頻節(jié)能控制系統(tǒng)，它具有極高的運(yùn)算速度，并采用智能控制技術(shù)，在每一個運(yùn)行的頻率點(diǎn)尋找最佳的節(jié)能曲線進(jìn)行運(yùn)行，其杰出的性能和極高的節(jié)能效率超出了現(xiàn)行所有的同類系統(tǒng)。真正的智能化無人值守系統(tǒng)，系統(tǒng)可設(shè)置為自動開/關(guān)機(jī)。

完善的參數(shù)***功能，可方便的***變頻器的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行頻率、設(shè)定溫度、實(shí)際溫度(集中式風(fēng)機(jī)水泵變頻器?)、故障信息等。

系統(tǒng)原理圖

EV2000變頻器高集成專用溫度閉環(huán)全自動控制