《電子技術(shù)應(yīng)用》
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偉創(chuàng)變頻器 中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)方案

----偉創(chuàng)變頻器 中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)方案
2007-12-25
作者:veich
?? 一,、概述
  ??荡髲B中央空調(diào)" title="中央空調(diào)">中央空調(diào)控制主要由三部分主成:冷卻泵控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)(三臺(tái)55KW電機(jī),兩用一備),;冷凍泵控制系統(tǒng)(三臺(tái)45KW電機(jī),兩用一備),;冷卻塔風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)(8臺(tái)3KW電機(jī)),。
  在中央空調(diào)系統(tǒng)" title="空調(diào)系統(tǒng)">空調(diào)系統(tǒng)中,冷卻水泵和冷卻水泵的容量是根據(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,。在沒有使用調(diào)速的系統(tǒng)中,,水泵一年四季在工頻狀態(tài)下全速運(yùn)行、只好采用節(jié)流或回流的方式來調(diào)節(jié)流量,,產(chǎn)生大量的節(jié)流或回流損失,,且對(duì)水泵的電機(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),。
  由于季節(jié)的變化,外界溫度不同,,以用客房入住量的多少使得中央空調(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,。
  根據(jù)上述情況我公司研制一套HOPE-Z中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)" title="節(jié)能控制系統(tǒng)">節(jié)能控制系統(tǒng),。
  
  二、HOPE-Z中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)功能特點(diǎn)
  1,、高節(jié)電率
  *節(jié)電率高達(dá)20—50%,;
  *采用當(dāng)今最先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)協(xié)調(diào)電機(jī)運(yùn)行;微電腦和智能儀表結(jié)合控制,,應(yīng)用當(dāng)今最先進(jìn)的模糊控制算法,,達(dá)到最佳能量利用;
  2,、——高可靠性——
  *變頻器和儀表器上全部采用名牌產(chǎn)品,;
  *工業(yè)級(jí)可編程控制器和人機(jī)界面24小時(shí)監(jiān)控;
  *具有過壓,,欠壓,,過流,過載,,缺相自動(dòng)保護(hù)功能,;
  *整個(gè)系統(tǒng)實(shí)行閉環(huán)模糊控制,有參數(shù)自整和自適應(yīng)功能,,全自動(dòng)根據(jù)環(huán)境變化情況自己調(diào)整控制算法,,降低停機(jī)概率,有仿人智能功效,;
  3,、——軟起動(dòng)特性——
  *改變?cè)须姍C(jī)的硬起動(dòng)方式,減小電流對(duì)電面的沖擊,,延找電機(jī)的使用壽命,;減小系統(tǒng)工作過程中機(jī)器的震動(dòng)情況,,延長(zhǎng)空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命;
  *噪音減輕,,改善工作環(huán)境,;
  4、——傻瓜式操作——
  所有儀表智能化和數(shù)值數(shù)字化,,友好的人機(jī)界面,,有參數(shù)和圖形記錄,所有參數(shù)已調(diào)好,,每次開機(jī)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無需調(diào)整參數(shù),;
  5、——高回報(bào)率——
  所有投資8—18個(gè)月可通過電費(fèi)的節(jié)約回收
  6,、——良好的服務(wù)——
  *專業(yè)工程師24小時(shí)待機(jī)式上門服務(wù),;
  *一年保修,終生維護(hù),;
  
  三,、中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)節(jié)能原理
  ——泵類,風(fēng)機(jī)型負(fù)載能耗分析——
  傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)水泵的風(fēng)量,、水流量的調(diào)節(jié)是靠風(fēng)門,、節(jié)流閥的調(diào)節(jié)。當(dāng)風(fēng)量,、水量的需要減少是時(shí),,風(fēng)門,閥的開度減少:當(dāng)風(fēng)量,、水量需要增加時(shí),,風(fēng)門、閥的開度增加,。這種調(diào)節(jié)方式是以增加管網(wǎng)損耗,,耗費(fèi)大量能源在風(fēng)門、閥上為代價(jià)的,。并且通常在設(shè)計(jì)中,,用戶風(fēng)機(jī)水泵設(shè)計(jì)的容量都要比實(shí)際需要高出很多,形成了“大馬拉小車”的現(xiàn)象,,造成電能的大量浪費(fèi),。如果采用調(diào)節(jié)速度的方式來調(diào)節(jié)流量,就可以從根本上防止電能浪費(fèi),。而變頻器的出現(xiàn)使得這種控制方式變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),。
  風(fēng)機(jī)與泵都是把電動(dòng)機(jī)的軸功率轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)械,它們的啟動(dòng)力矩都較小,,負(fù)載輕,,具有節(jié)能潛力。二者的結(jié)構(gòu)和工作原理" title="工作原理">工作原理基本相似,。以泵類為例對(duì)其工作原理及其運(yùn)行過程進(jìn)行分析,。由流體力學(xué)可知,水量Q與轉(zhuǎn)速的一次方成正比,,壓力H轉(zhuǎn)速的平方成正比,,功率P與轉(zhuǎn)速的立方成正比。
  Q1/Q2=n1/n2,;
  H1/H2=(n1/n2)2,;
  P1/P2=(n1/n2)3
  由上面的公式可知,如果泵類的效率一定,,當(dāng)要求調(diào)節(jié)水量下降時(shí),,轉(zhuǎn)速可成比例下降,此時(shí)水泵的軸輸出功率是成立方關(guān)系下降,。如果所需要的風(fēng)量減少20%,,則相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)降低20%,實(shí)際轉(zhuǎn)速為80%,,則實(shí)際功率為(0.8)3≈51%,,節(jié)能達(dá)50%
  
  四、空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)工作原理
  中央空調(diào)由制冷機(jī)組和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)組成,,而制冷機(jī)組的冷卻水泵,、冷凍水泵、涼水塔泵和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的送風(fēng)風(fēng)機(jī),、回風(fēng)風(fēng)機(jī)都是平方類負(fù)載,,一方面由于環(huán)境和負(fù)載的變化范圍較大,它們?cè)谶x型時(shí)都留了很大的調(diào)整裕度,,另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的調(diào)節(jié)是靠閥門的開度來控制工藝參數(shù),,能量白白的浪費(fèi)掉。進(jìn)行變頻改造后,,所有的閥門全部完全打開,,系統(tǒng)一方面通過監(jiān)控空氣的溫度,通過PID調(diào)節(jié),,調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,,控制空氣通過熱交換器的速度,形成動(dòng)態(tài)平衡,;另一方面,,系統(tǒng)監(jiān)控中央空調(diào)系統(tǒng)中循環(huán)水的溫度,來調(diào)節(jié)空調(diào)的實(shí)際輸出功率,。系統(tǒng)能根據(jù)所需溫度要求,,自動(dòng)啟/停需泵的臺(tái)數(shù)和調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速,,給出合適的能量,從而將多余的能量節(jié)省下來,。當(dāng)外界溫度升高時(shí),,通過熱交換,使得中央空調(diào)的水溫上升,,系統(tǒng)通過傳感器監(jiān)測(cè)到這一變化,,加快泵的工作速度,反之一樣,。
  
  對(duì)于冷凍水系統(tǒng),,由于低溫冷凍水溫度取決于蒸發(fā)器的運(yùn)行參數(shù)(一般冷凍水出水溫度為7℃),只需控制高溫度冷凍水(回水)的溫度,,即可控制溫差,,現(xiàn)采用溫度變送器、PID溫差調(diào)節(jié)器和變頻器及冷卻水泵組成閉環(huán)控制系統(tǒng),,冷卻水溫差控制在T1(例如12℃),,使冷凍水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于熱抽載的變化而變化。
  
  對(duì)于冷卻水系統(tǒng),,取冷凝器兩側(cè)冷卻的溫度作為控制參數(shù),,采用溫度傳感器、PID溫差調(diào)節(jié)器和變頻器及冷卻水泵組成閉環(huán)控制系統(tǒng),,冷卻水溫差控制在△T2(例如:5℃),,使冷卻水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于熱負(fù)載的變化而變化,而冷卻水的溫度保持在設(shè)定值不變,,使系統(tǒng)在滿足主機(jī)工況不變條件下,,冷卻水泵系統(tǒng)節(jié)能最大。
  
  用HOPE-Z中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng),,不但操作方便,、簡(jiǎn)單、維護(hù)量小,,而且有顯著的節(jié)能效果,。并且實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化調(diào)節(jié),達(dá)到提高空調(diào)質(zhì)量,。保證工藝生產(chǎn)需要,,同時(shí)達(dá)到更好的節(jié)能效果。根據(jù)上原理采用智能儀表如變頻器的模式做成,,不僅增強(qiáng)了系統(tǒng)的監(jiān)控和保護(hù)功能,,而且節(jié)電率高達(dá)20—50%,8到18個(gè)月就回收投資成本,,經(jīng)濟(jì)效益特別明顯,。
  
  五,、設(shè)備投資
  序號(hào) 設(shè)備名稱 規(guī)格型號(hào) 產(chǎn)地 單位 數(shù)量 單價(jià)(元) 合價(jià)(元)
  1 1號(hào)進(jìn)線柜 1800*800*600 長(zhǎng)沙 臺(tái)套 1
  2 2號(hào)控制柜 1800*800*600 長(zhǎng)沙 臺(tái)套 1
  3 3號(hào)控制柜 1800*800*600 長(zhǎng)沙 臺(tái)套 1
  4 4號(hào)控制柜 1800*800*600 長(zhǎng)沙 臺(tái)套 1
  總計(jì)
  特別說明:
  1、 號(hào)控制柜內(nèi)有兩臺(tái)55KW變頻器,;3號(hào)控制柜內(nèi)有兩臺(tái)45KW變頻器,,4號(hào)控制柜內(nèi)有八臺(tái)3.7KW變頻器。
  2,、 該控制系統(tǒng)為中央空調(diào)的核心控制系統(tǒng),其采用變頻大大節(jié)約二次改造的成本,。投資實(shí)惠,、收效大。該系統(tǒng)在各類調(diào)速系統(tǒng)中使用時(shí),,其節(jié)能效果對(duì)于單臺(tái)設(shè)備可節(jié)能5—35%,,在未受到其他因素的影響下一般可取上限。
  
  六,、偉創(chuàng)變頻器在中央空調(diào)上的應(yīng)用實(shí)例
  用戶單位 使用功率范圍 項(xiàng)目名稱
  宜昌國際大酒店 AC60-T3--45KW 2臺(tái) 冷卻泵,、冷凍泵
  長(zhǎng)沙亞大數(shù)碼港 AC60-T3--55KW 冷卻泵
  郴州國際大酒店 AC60-T3-45KW\37KW 冷卻泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)
  武漢廣西大廈 AC60-T3-55KW\45KW 冷卻泵,、冷凍泵
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