干貨！暖通中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)

1、圖4 中心空調(diào)是大廈里的耗電大戶，每年的電費(fèi)中空調(diào)耗電占60左右，因此中心空調(diào)的節(jié)能改造顯得尤為重要。由于設(shè)計(jì)時(shí)，中心空調(diào)系統(tǒng)必須按天氣最熱、負(fù)荷最大時(shí)設(shè)計(jì)，并且留10-20設(shè)計(jì)余量。但實(shí)際上盡大部分時(shí)間空調(diào)是不會(huì)運(yùn)行在滿負(fù)荷狀態(tài)下的，存在較大的富余。中心空調(diào)系統(tǒng)冷凍主機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化做出相應(yīng)調(diào)節(jié)，存在很大的浪費(fèi)。所以節(jié)能的潛力就較大。節(jié)能方案中心空調(diào)系統(tǒng)通常分為冷凍(媒)水和冷卻水兩個(gè)系統(tǒng)(左半部分為冷凍(媒)水系統(tǒng)，右半部分為冷卻水系統(tǒng))。根據(jù)國(guó)內(nèi)外最新資料介紹，并多處通過(guò)對(duì)在中心空調(diào)水泵系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制改造的成功范例進(jìn)行考察，現(xiàn)在水泵系

2、統(tǒng)節(jié)能改造的方案大都采用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。水泵系統(tǒng)的流量與壓差是靠閥門(mén)和旁通調(diào)節(jié)來(lái)完成，因此，不可避免地存在較大截流損失和大流量、高壓力、低溫差的現(xiàn)象，不僅大量浪費(fèi)電能，而且還造成中心空調(diào)最末端達(dá)不到公道效果的情況。為了解決這些題目需使水泵隨著負(fù)載的變化調(diào)節(jié)水流量并封閉旁通。再因水泵采用的是Y起動(dòng)方式，電機(jī)的起動(dòng)電流均為其額定心流的34倍，一臺(tái)90KW的電動(dòng)機(jī)其起動(dòng)電流將達(dá)到500A，在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機(jī)的使用壽命大大下降，同時(shí)，起動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖及和停泵時(shí)水垂現(xiàn)象，輕易對(duì)機(jī)械散件、軸承、閥門(mén)、管道等造成破壞，增加維修工作量和備品、備件用度。綜上，為了節(jié)約能源和用度，需對(duì)水泵系統(tǒng)進(jìn)行改造

3、，采用風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)專(zhuān)用變頻器，以便達(dá)到節(jié)能和延長(zhǎng)電機(jī)、接觸器及機(jī)械散件、軸承、閥門(mén)、管道的使用壽命。這是由于變頻器能根據(jù)冷凍水泵和冷卻水泵負(fù)載變化隨之調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在滿足中心空調(diào)系統(tǒng)正常工作的情況下使冷凍水泵和冷卻水泵做出相應(yīng)調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)能目的。水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)從電網(wǎng)吸收的電能就會(huì)大大減少。減少的功耗P=PO(1(N1N0)3)(1)式減少的流量QQ0(1(N1N0)(2)式其中N1為改變后的轉(zhuǎn)速，N0為電機(jī)原來(lái)的轉(zhuǎn)速，P0為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下的電機(jī)消耗功率，Q0為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的水泵流量。由上式可以看出流量的減少與轉(zhuǎn)速減少的一次方成正比，但功耗的減少卻與轉(zhuǎn)速減少的三次方成正比。如：

4、假設(shè)原流量為100個(gè)單位，耗能也為100個(gè)單位，假如轉(zhuǎn)速降低10個(gè)單位，由(2)式QQ01-（N1/N0）100*1（90100）10可得出流量改變了10個(gè)單位，但功耗由(1)式PP01（N1N0）3100(1(90100)3)27.1可以得出，功率將減少27.1個(gè)單位，即比原來(lái)減少27.1%。再因變頻器是軟啟動(dòng)方式，采用變頻器控制電機(jī)后，電機(jī)在起動(dòng)時(shí)及運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中均無(wú)沖擊電流，而沖擊電流是影響接觸器、電機(jī)使用壽命最主要、最直接的因素，同時(shí)采用變頻器控制電機(jī)后還可避免水垂現(xiàn)象，因此可大大延長(zhǎng)電機(jī)、接觸器及機(jī)械散件，軸承、閥門(mén)、管道的使用壽命?？照{(diào)系統(tǒng)的變頻節(jié)電原理:風(fēng)機(jī)、冷卻水泵、冷凍泵電機(jī)消耗

5、的電功率與頻率的三次方成正例在能保證負(fù)荷驅(qū)動(dòng)的情況下,降低電機(jī)的工作頻率,可有效節(jié)能節(jié)能效果約為1-fr3/503(fr為電機(jī)實(shí)際工作頻率),在45Hz時(shí),節(jié)能效果可達(dá)到27.1%.壓縮機(jī)的變頻節(jié)能改造有一定的技術(shù)難度,通常不對(duì)其進(jìn)行變頻調(diào)速改造在保證機(jī)房設(shè)備運(yùn)行溫度范圍內(nèi),可降低或進(jìn)步空調(diào)的設(shè)定溫度(如冬季設(shè)定溫度為19度,夏季設(shè)定為24度),節(jié)能1015%/2度溫度差,最好自動(dòng)控制,以達(dá)最佳節(jié)能效果室外溫度與室內(nèi)溫度平衡時(shí),停止壓縮機(jī),降低空調(diào)系統(tǒng)的功率消耗,均勻節(jié)能可達(dá)到20%左右.空調(diào)系統(tǒng)變頻控溫系統(tǒng)原理:空調(diào)系統(tǒng)變頻控溫系統(tǒng)原理冷卻泵、冷凍泵及塔頂風(fēng)機(jī)系統(tǒng)原理特點(diǎn):節(jié)能效果取決于環(huán)境

6、溫度與設(shè)定溫度之差,電機(jī)工作在最佳節(jié)能狀態(tài)輸進(jìn)輸出具有濾波裝置,可有效抑制對(duì)電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾整套控制裝置放置在屏蔽機(jī)柜或機(jī)箱中,電磁輻射干擾小安裝施工簡(jiǎn)單,改造周期短,維護(hù)方便具有故障狀態(tài)自動(dòng)切換回原控制系統(tǒng)功能,不影響正常使用零力矩啟動(dòng),減少能耗,降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊和干擾不需頻繁啟動(dòng),有利于延長(zhǎng)設(shè)備壽命可根據(jù)室外、室內(nèi)溫度,自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)組的溫度設(shè)定,使之處于最大節(jié)能狀態(tài)能遠(yuǎn)程監(jiān)控一拖N變頻方案圖2若干臺(tái)冷凍泵由一臺(tái)變頻器控制,若干臺(tái)冷卻泵由另外一臺(tái)變頻器控制.各臺(tái)泵間的切換方法如下:(1)先激活1號(hào)泵,進(jìn)行恒溫度(差)控制;(2)當(dāng)1號(hào)泵的工作頻率上升至50Hz時(shí),將它切換至工頻電源;同時(shí)將變

7、頻器的給定頻率迅速降到0Hz,使2號(hào)泵與變頻器相接,并開(kāi)始激活,進(jìn)行恒溫度(差)控制;(3)以下類(lèi)似.當(dāng)N號(hào)泵的工作頻率下降至設(shè)定的下限切換頻率時(shí),則將1號(hào)泵停機(jī);當(dāng)N號(hào)泵的工作頻率再次下降至設(shè)定的下限切換頻率時(shí),則再次將2號(hào)泵停機(jī);以此類(lèi)推.這是只有N號(hào)泵處于變頻調(diào)速狀態(tài).這種方案的主要優(yōu)點(diǎn)是只用一臺(tái)變頻器,設(shè)備投資較少;缺點(diǎn)是節(jié)能效果稍差.一拖一全變頻方案圖3所有的冷凍泵和冷卻泵都采用變頻調(diào)速.其切換方法如下:(1)先激活1號(hào)泵,進(jìn)行恒溫度(差)控制;(2)當(dāng)工作頻率上升至設(shè)定的切換頻率上限值(通?？梢孕∮?0Hz)時(shí),激活2號(hào)泵,1號(hào)泵和2號(hào)泵同時(shí)進(jìn)行變頻調(diào)速.實(shí)現(xiàn)恒溫度(差)控制;(3

8、)當(dāng)工作頻率又上升至切換頻率時(shí),激活3號(hào)泵,三臺(tái)泵同時(shí)進(jìn)行變頻調(diào)速,實(shí)現(xiàn)恒溫度(差)控制;暖通-空調(diào)-在線(4)當(dāng)三臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行,而工作頻率下降至設(shè)定的下限切換頻率時(shí),可封閉1號(hào)泵,系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)同時(shí)控制兩臺(tái)的狀態(tài);(5)當(dāng)兩臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行,而工作頻率再次下降至設(shè)定的下限切換頻率時(shí),再封閉2號(hào)泵,系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)單臺(tái)運(yùn)行的狀態(tài);全變頻調(diào)速系統(tǒng)由于每臺(tái)都要配置變頻器,故設(shè)備投資較高,但節(jié)能效果卻要好得多.暖通在線兩種方案的比較假設(shè)某單位有兩臺(tái)水泵供水,每臺(tái)泵的電動(dòng)機(jī)容量是Pn=100Kw,每臺(tái)泵全速時(shí)的供水流量為Qn,所需供水壓力為Pa,天天的均勻流量為Qa=150%Qn.每臺(tái)泵的空載損耗約為Po=15%Pn=0.15*100Kw=15Kw.在低頻低速時(shí),空載損耗因鐵損和機(jī)械損耗有所減少而減少,由于所占的比例較小,可粗略的以為Po=const.所以全速時(shí)實(shí)際的用于水泵的功率為Pp=Pn-Po=85Kw.(1)一拖N變頻方案:1號(hào)泵由變頻啟動(dòng),接近50Hz時(shí),轉(zhuǎn)由工頻電源供電,處于全速運(yùn)行狀態(tài),提供流量為Qn;2號(hào)泵由變頻器供電,只需提供50%Qn的流量;P=(85+15)Kw+(85*0.53+15)Kw=126Kw(2)全變頻方案1號(hào)泵和2號(hào)泵都由變頻器供電,各提供75%Qn的流量,兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速都按0.75Nn(Fx=37.5Hz)計(jì).P=(85*0.75*0.75*0.75+15)Kw