變頻節(jié)能在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1、變頻節(jié)能在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用一.概述改革開放以來，我國國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，但是能源工業(yè)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了需要，而且相當(dāng)一個(gè)時(shí)期內(nèi)能源缺口的狀態(tài)不會改觀，因此國家以開發(fā)與節(jié)約并重的能源政策為主。尤其以節(jié)約寶貴的二次能源-電能為主，我國電能最大的用戶是電機(jī)，約占50%,其中風(fēng)機(jī)水泵的耗電占全部電能的30%。傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)水泵的風(fēng)量、水量的調(diào)節(jié)是靠風(fēng)門、節(jié)流閥的調(diào)節(jié)。當(dāng)風(fēng)量、水量的需要減少時(shí)，風(fēng)門、閥的開度減少;當(dāng)風(fēng)量、水量的需要增加時(shí)，風(fēng)門、閥的開度增加。這種調(diào)節(jié)方式雖然簡單易行，己成習(xí)慣，但它是以增加管網(wǎng)損耗，耗費(fèi)

2、大量能源在風(fēng)門、閥上為代價(jià)的。并且通常在設(shè)計(jì)屮，用戶風(fēng)機(jī)水泵的設(shè)計(jì)容量都要比實(shí)際需要高出很多，這樣容易形成人們常說的“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)。近年來隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)越來越成熟，因此推廣變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備上的應(yīng)川，對于減少能源浪費(fèi)具有重要意義。二.中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造原理1.系統(tǒng)分析在中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍水泵和冷卻水泵的容量是按照建筑物最大設(shè)計(jì)熱負(fù)載選定的，且留有余量，而運(yùn)行情況是一年四季長期在固定的最大水流

3、量下工作，由于季節(jié)、晝夜和用戶負(fù)荷的變化，實(shí)際空調(diào)熱負(fù)載在絕大部分時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)載低，閣1示出某建筑物的實(shí)測熱負(fù)載率變化的情況，由圖1可見，與決定水泵流量和壓力的最大設(shè)計(jì)負(fù)載（負(fù)載率為100%）相比，一年中負(fù)載率在50%以下的小吋數(shù)約占全部運(yùn)行吋間的50%以上。一般冷凍水設(shè)計(jì)溫差為5?7°C,冷卻水的設(shè)計(jì)溫差為4?5°C，在系統(tǒng)流量固定的情況下，全年決大部分運(yùn)行時(shí)間溫差僅為1.0?3.CTC,既在低溫差、大流量情況下工作，從而增加了管路系統(tǒng)的能量損失，浪費(fèi)了水泵運(yùn)行的輸送能量。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，一般空調(diào)水泵的耗

4、電:W:約占總空調(diào)系統(tǒng)耗電量的20?30%，故節(jié)約低負(fù)載時(shí)水系統(tǒng)的輸送能量，具有很重要的意義，因此，隨熱負(fù)載而改變水量的變流量空調(diào)水系統(tǒng)顯示了其巨大的優(yōu)越性，而得到越來越廣泛的應(yīng)用。采用變頻器調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速可以方便地調(diào)節(jié)水的流量，其節(jié)能率通常都在40%以上。曰變化圖示圖1熱負(fù)載變化率曲線圖2.風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載調(diào)速節(jié)能原理風(fēng)機(jī)是用來傳送氣體的機(jī)械設(shè)備，泵是用來傳送液體的機(jī)械設(shè)備，風(fēng)機(jī)與泵都是把電動機(jī)的軸功率轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)械，它們的啟動力矩都較小，負(fù)載輕，具有很大節(jié)能潛力;二者的結(jié)構(gòu)和工作原理基本相似。下而以泵

5、類為例對芄工作原理及芄運(yùn)行過程進(jìn)行分析：(1)泵類的特性和參數(shù)純粹用于抽水的功率叫有效功率有效功率=(1000QH)/(75x60/0.736)=QH/6.11(kW)有效功率=1<1><(3^1式中，Q為流量(m3/min);H為總揚(yáng)程(m);Kl=l/6.11.設(shè)在揚(yáng)程內(nèi)1m3的水的重量為1000kg,因此：泵的軸功率=(有效功率)/泵的效率(kW)泵的軸功率=KlXQXH/n式中，n為泵的效率電動機(jī)輸出功率=(1.05?1.2)x泵的軸功率(kW)電動機(jī)輸出功率=1<2*1<1><(^]4/11，簡化

6、為：P=K3XQXH/n式中，K3為系數(shù)(為常數(shù))，K3=K1XK2。由于Q=K4XnH=K5Xn2式屮，K4、K5為系數(shù)(為常數(shù))，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速所以，P=K3XK4XK5Xn3M，簡化為:P=K6Xn3/n式(1)式巾，K6為系數(shù)(為常數(shù))，K6=K3XK4XK5。由n=60Xf/p，得:n=K7Xf式中，K7為系數(shù)(為常數(shù)〉，K7=60/p,f為電源頻率。所以，式(1)為：P=KXf3/n式⑵式中，K為系數(shù)(為常數(shù))由式(2)可知假設(shè)n—定，電機(jī)的輸出功率與頻率f的3次方成正比關(guān)系：但是實(shí)際屮，泵的效率會

7、隨著頻率的降低而有所下降；不過總的來說，電機(jī)的輸出功率還是會隨著頻率的降低而快速下降的。實(shí)際過程巾，我們通常在泵效率為0.6?1.0的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)頻率的。例如：改造前，75kw的水泵每天運(yùn)行12小時(shí)，消耗電能為：Q=PX12=75X12=900kw，即900度如果實(shí)際需要水量為總水量的75%,則改造后的消耗電能計(jì)算如下為：q，=P’X12=KX(f，3/ri，)X12=KX((0.75f)3/0.7n)X12=(KX(f3/n)X12)X0.753/0.7=QX0.753/0.7=542.4kw,即542.4度

8、省電??(900-542.4)/900=39.73%一.節(jié)能改造方案1.冷凍水系統(tǒng)1.1系統(tǒng)控制方式l.i.i對于變風(fēng)量末端-…-采用冷凍水入n/山n溫差控制法，對冷凍水流量進(jìn)行調(diào)整，使冷凍水溫差穩(wěn)定在設(shè)定值（5°c）附近。1麵反饋

9、1.1.2對于變冷水流量末端——采川冷凍水入口/出LI壓差控制法，對冷凍水流量進(jìn)行調(diào)整，是冷凍水壓差穂定在沒定值（能夠使冷凍水溫差穩(wěn)定在左右時(shí)的壓差值）附近。其屮也可以