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    變頻器在中央空調節能改造中的應用

    我國是能源大國,但由于人口眾多,人均占有量缺比較低。所以,如何降低能源的消耗,提高能源使用率是我們面臨的主要問題。隨著我國經濟的發展和人民生活水平的提高,空調已經走進了千家萬戶的生活當中,空調用電占國民用電總量的比例在不斷攀升,因而,空調系統的節能有著重要的意義。云南中央空調,云南空調通風,認準維爾利機電,我公司專業供應優質的中央空調、新風系統、空調凈化等!在云南業內有著一致的好評!歡迎咨詢我們!同時,在空調系統的設計及設備選型中均以大負荷作為設工況,市實際運行中空調負荷則隨多種因素而變化,小時甚至還不到設計負荷的10%,存在很大的能源浪費現象。因此,空調系統如何適應在低負荷下高效節能運行及在系統設計中對設備進行節能選配就成為空調節能的關鍵。

     

    1.中央空調變頻技術分析

     

    在中央空調系統中,各種類型和不同功能的風機水泵的容量是根據建筑物大設計冷熱負荷設計選定的,并留有一定的設計余量。由于四季的變化,陰晴雨雪及白天與黑夜時,外界溫度不同,使得中央空調的冷熱負荷在絕大部分時間時遠比設計負荷低。也就是說,中央空調實際大部分時間運行在低負荷狀態下。各種風機水泵一年四季在工頻狀態下全速運行,采用節流或回流擋板等方式來調節流量和風量,產生大量的節流或回流損失,因此造成了能量的較大浪費。隨著科技的發展,變頻器已廣泛應用于各行各業,其較高的性價比和成熟的技術,在中央空調的各種風機水泵等電機拖動系統中接入變頻系統,利用變頻技術改變電機轉速來調節流量和壓力以及溫度等參數的變化以取代閥門控制流量,將取得顯著的節能效果。

     

    2.變頻控制節能原理

     

    2.1變頻節能。

     

    由流體力學可知,P(功率)=Q(流量)×H(壓力),流量Q與轉速N的一次方成正比,壓力H與轉速N的平方成正比,功率P與轉速N的立方成正比,如果水泵的效率一定,當要求調節流量下降時,轉速N可成比例的下降,而此時軸輸出功率P成立方關系下降。即水泵電機的耗電功率與轉速近似成立方比的關系。例如:一臺水泵電機功率為55KW,當轉速下降到原轉速的4/5時,(運行頻率為40HZ,額定頻率為50HZ)其耗電量為28.16KW,省電48.8%,當轉速下降到原轉速的1/2時,其耗電量為6.875KW,省電87.5%。

     

    2.2功率因數補償節能。

     

    無功功率不但增加線損和設備的發熱,更主要的是功率因數的降低導致電網有功功率的降低,大量的無功電能消耗在線路當中,設備使用效率低下,浪費嚴重,由公式P=S×COSФ,Q=S×SINФ,其中S在功率,P有功功率,Q無功功率,COSФ功率因數,COSФ越大,有功功率P越大,普通水泵電機的功率因數在0.60.7之間,使用變頻調速裝置后,由于變頻器內部濾波電容的作用,COSФ≈1,從而減少了無功損耗,增加了電網的有功功率。

     

    2.3軟啟動節能。

     

    由于電機為直接啟動或Y/D啟動,啟動電流等于47倍的額定電流,這樣會對機電設備和供電電網造成嚴重的沖擊,而且還會對電網容量要求過高,啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大,對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節能裝置后,利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始,大值也不超過額定電流,減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求,延長了設備和閥門的使用壽命。節省了設備維護費用。綜上所述,對風機、水泵電機進行變頻改造,是提高系統自動化程度和節能的好途徑。

     



    3.變頻節能控制應用原理

     

    3.1冷凍水泵變頻控制。

     

    中央空調冷凍水泵的額定流量是根據空調滿負荷工作設計的(且留有裕量),空調主機大部分時間沒有達到滿負荷,這時就可以通過變頻器調速器來調節冷媒水泵的轉速,降低冷凍水泵的循環流量,提高供回水溫差,從而達到節能目的。水泵的節能是在維持主機高效率的條件下進行的,中央空調冷凍出水溫度與冷凍的回水溫度設計溫差為5℃(出水7℃,回水12℃),采用在冷凍水的回水管路上安裝溫度傳感器、PID智能溫控器和變頻器組成閉環控制系統,通過冷凍水的回水溫度與設定值(12℃)的差值,即控制可使冷凍水泵的轉速相應于負載的變化而變化。同時變頻器設有下限值,下限的設置考慮了主機及不利的末端仍能有效的工作。據測試,在低負荷運行時適當降低流量,如70%流量時,水泵輸入功率約只需工頻運行功率的40%,即節電60%。

     

    3.2冷卻水泵變頻控制。

     

    中央空調的冷卻水泵控制原理與冷凍水泵相類同,當空調負荷低或冷卻水散熱效果好時,也可以通過變頻調速器來調節冷卻水泵的轉速,降低冷卻水的循環流量,提高供回水溫差,從而達到節能目的。由于冷卻水溫度取決于環境溫度和冷卻塔的散熱效果,只需控制冷卻出水的溫度,即提高制溫差。采用在出水管上安裝溫度傳感器,PID智能溫控器和變頻器組成閉環控制系統,冷卻水出水溫度控制在35℃。與冷凍泵一樣變頻器設有下限值,保證主機仍能正常的工作,而且整個系統處于佳的節能狀態下。據測試,在低負荷運行時適當降低流量,如70%流量時,水泵輸入功率約只需工頻運行功率的40%,即節電60%。

     

    3.3冷卻塔風機變頻控制。

     

    風機功率一般都較小,節電不如水泵明顯。但風機采取變頻控制有助于冷卻水恒溫。冷卻塔風扇低轉速運行還能大幅度減少漂水,節省水源、延緩水質劣化、減小水霧及風機噪音對周圍的影響。

     

    4.結束語

     

    凈化中央空調能滿足藥品生產過程中除去粉塵,來防止藥物的交叉污染和大氣環境污染,所以其在制藥廠的凈化中應用較為廣泛。而如何解決該系統的能耗問題成為工程科學工作者重要課題。本文通過就某制藥廠凈化中央空調系統采用來探討其節能方案的經驗。實踐表明,作為凈化中央空調系統的重要組成部分,風管的設計布置和其密封同凈化中央空調的能耗具有密切聯系;同時應當積極采用先進的設備和前沿的技術手段,例如采用了變頻控制風機和PID控制的水泵運轉可以節約電能20%以上,后在凈化中央空調運行過程中采用合理的管理控制手段,也能起到非??陀^的節能效果。

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