*空調(diào)系統(tǒng)已廣泛應用于工業(yè)與民用領域。在我國目前能源相對不足的情況下，節(jié)約能源顯得尤為重要。尋找一種節(jié)能效果明顯、性能穩(wěn)定可靠的控制系統(tǒng)成為當務之急。*方法就是采用變頻調(diào)速技術。由于*空調(diào)主要是由風機和水泵組成，采用變頻調(diào)速技術不僅能使車間、辦公場所、商場等室溫維持在所期望的狀態(tài)，讓產(chǎn)品品質得到保證，讓人感到舒適滿意，更重要的是其節(jié)能效果高30%以上，能帶來良好的經(jīng)濟效益。

 

它主要由制冷機、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風機盤管系統(tǒng)和散熱水塔組成。其工作原理如圖一所示：

 

制冷機通過壓縮機將制冷劑壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中與冷凍水進行熱交換，將冷凍水制冷，冷凍水泵將冷凍水送到各風機風口的冷卻盤管中，由風機吹送冷風達到降溫的目的。經(jīng)蒸發(fā)后的制冷劑在冷凝器中釋放出熱量，與冷卻循環(huán)水進行熱交換，由冷卻水泵將帶來熱量的冷卻水泵到散熱水塔上由水塔風扇對其進行噴淋冷卻，與大氣之間進行熱交換，將熱量散發(fā)到大氣中去。

 

1、系統(tǒng)組成

壹維保變頻改造方案對*空調(diào)系統(tǒng)進行改造，可以組成如下系統(tǒng)，如圖二所示：

 

在該系統(tǒng)中，控制冷凍泵、冷卻泵、水塔風扇變頻器可以采用開環(huán)控制，由維護人員根據(jù)季節(jié)不同和負荷的變化進行調(diào)節(jié)，也可以采用閉環(huán)控制，可根據(jù)傳感器的反饋值（如壓力，流量，風量等），自動改變泵的轉速，從而達到流量、風量的按需供給；控制管盤風機的變頻器采用溫度閉環(huán)控制，可根據(jù)溫度傳感器的反饋值，自動改變風機的轉速，從而使被控環(huán)境溫度基本保持恒定。其原理圖如圖三所示： 

壹維保*空調(diào)系統(tǒng)變頻改造方案所選用的變頻器適用于風機和水泵的控制，能根據(jù)負載情況，自動實現(xiàn)節(jié)能運行。并且其內(nèi)置PID功能，無需借助其它控制器便可完成溫度等參量的閉環(huán)自動控制，還提供了RS232/RS485串行接口，以便與*控制室的微機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)集中監(jiān)控，使維護人員及時了解各變頻器的工作狀態(tài)。

 

三、*空調(diào)變頻節(jié)能改造綜合效益預測
1、顯著的節(jié)電效果，良好的經(jīng)濟效益
2、溫度維持恒定，產(chǎn)品質量得到保證，人感到舒適
3、操作方便，維護量小
4、變頻調(diào)速使電機大多數(shù)時間運行在工頻之下，減少了環(huán)境噪音，并減輕了電機軸承磨損
5、電機直接啟動時，啟動電流為額定電流的4～6倍，而變頻調(diào)速后啟動電流小于額定電流的2倍，從而大大改善了電機的啟動性能，減少了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，并延長了電機的使用壽命。

 

一、風機、 水泵變頻調(diào)速節(jié)能原理

目前為了控制空調(diào)系統(tǒng)的溫度、通風系統(tǒng)的風量往往采用一些簡單的方法，如通過擋板來調(diào)節(jié)風量，用閥門來調(diào)節(jié)流量等，但這些方法不僅達不到很好的調(diào)節(jié)效果，而且大量的電能被擋板和閥門白白浪費。據(jù)統(tǒng)計，目前使用的風機、水泵大約有25%的能量是無謂消耗。下面我們分析采用變頻調(diào)速為什麼有顯著的節(jié)能效果。

簡單說來，風機、水泵的流量與轉速一次方成正比，壓力與轉速二次方成正比，軸功率與轉速三次方成正比，即

Q1/Q2 ∝ n1/n2    （ 1）

H1/H2 ∝（n1/n2）2 （ 2）

P1/P2 ∝（n1/n2）3  （ 3）

式中，Q為風機、水泵流量；H為壓力；P為軸功率。

如圖四所示：

 

在圖中，曲線①為管網(wǎng)阻力特性，曲線②為恒速下的流量與壓力關系曲線，假如風機、水泵工作在A點時效率zui高，輸出流量為*，此時，軸功率P1與Q1 、H1乘積，即圖四中面積AQ10H1A成正比，根據(jù)調(diào)節(jié)需要，流量要從Q1降到Q2時，如果調(diào)節(jié) 風門或擋板，相當于增加管網(wǎng)阻力，此時流量下降，壓力反而上升，軸功率與CQ2OH3C成正比，從圖中可以看出，軸功率顯然減少不多，如果采用調(diào)速方法，風機、水泵轉速由n1降到n2，從圖中可見，在滿足同樣流量Q2的情況下，壓力也下降到H2，此時軸功率與面積BQ20H2B成正比，由圖四可以看出，通過調(diào)整風機、水泵轉速降低流量，較之通過調(diào)節(jié)風門、擋板降低流量，具有顯著的節(jié)能效果。以上定性地敘述了節(jié)電原理，下面通過一個節(jié)電率指標N%來定量地描述節(jié)電的效

果，見下表：

 

舉例說明，若將電機的運行頻率由原來的50Hz下調(diào)到35Hz時，則電機的實際轉速降為額定轉速的70%，即n實際=0.7n額定。由于電機的額定功率為：W額定=Kn3額定。因此，電機運行在35Hz時實際功率為：

 

由此可見，若風機和水泵的電機運行在35Hz時，理論上的節(jié)電率可達66%，節(jié)電效果相當顯著，經(jīng)濟效益十分可觀。

 

二、系統(tǒng)改造實例

某某*空調(diào)現(xiàn)場共有4臺冷卻泵，電機均為75KW，正常情況下開1～2臺泵，3號、4號冷卻泵使用變頻器，1號、2號泵為工頻備用，當變頻器需檢修時1、2號泵運行，從而保證系統(tǒng)運行可靠性。變頻器由上位計算機監(jiān)控其運行狀態(tài)。下表為變頻改造前后一臺冷卻泵數(shù)據(jù)對照表：

 

以冷卻泵一年使用9個月，一個月30天，每天使用24個小時為例，按電價0．7元/度計算，一年可節(jié)約電費為：

31×9×30×24×0.7=140616（元）

由于此客戶節(jié)電率大（48％），所以半年左右就收回了成本。

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