行業應用
一、中(zhong)央空調運行控制方法分析
中央空調(diao)(diao)系(xi)統(tong)設計首先是根(gen)據(ju)室(shi)外氣(qi)象參數和室(shi)內空調(diao)(diao)設計參數計算冷負(fu)(fu)荷(he)(he)(he)(he)，按分(fen)區結構(gou)特點，根(gen)據(ju)產品(pin)樣本(ben)選(xuan)擇相應的設備，組合成一個系(xi)統(tong)。但空調(diao)(diao)系(xi)統(tong)絕大(da)部分(fen)時間(jian)是在(zai)不滿負(fu)(fu)荷(he)(he)(he)(he)的情況下工作。在(zai)不滿負(fu)(fu)荷(he)(he)(he)(he)工作的控制(zhi)方(fang)(fang)式(shi)不合理(li)，系(xi)統(tong)能效比會(hui)大(da)大(da)降低。現在(zai)空調(diao)(diao)系(xi)統(tong)在(zai)運行(xing)調(diao)(diao)節(jie)方(fang)(fang)式(shi)上(shang)，風(feng)水系(xi)統(tong)主(zhu)要是閥門(men)（手動、自動閥門(men)調(diao)(diao)節(jie)），主(zhu)機利用卸荷(he)(he)(he)(he)方(fang)(fang)式(shi)，而這些方(fang)(fang)式(shi)是犧牲了阻力(li)能耗(hao)來(lai)適應末端負(fu)(fu)荷(he)(he)(he)(he)要求(qiu)，造成運行(xing)成本(ben)居高不下。
若采用變(bian)頻(pin)控制(zhi)，能(neng)(neng)量的(de)(de)(de)傳遞和(he)運(yun)(yun)(yun)輸環節(jie)控制(zhi)為(wei)變(bian)水(shui)量（VWV）和(he)變(bian)風量（VAV），使傳遞和(he)運(yun)(yun)(yun)輸耦合并達到最佳溫(wen)差置換，其動力(li)僅為(wei)其它控制(zhi)系統(tong)的(de)(de)(de)30~60%，而(er)且節(jie)能(neng)(neng)是雙效的(de)(de)(de)，因為(wei)對制(zhi)冷主機(ji)的(de)(de)(de)需求能(neng)(neng)耗同時下降。主機(ji)采用變(bian)頻(pin)節(jie)能(neng)(neng)控制(zhi)，保持設計(ji)工況(kuang)下的(de)(de)(de)制(zhi)冷劑運(yun)(yun)(yun)動的(de)(de)(de)物理量（如溫(wen)差、壓力(li)等）變(bian)化(hua)，節(jie)能(neng)(neng)較其它調荷方(fang)(fang)式(shi)明顯，如約(yue)克(ke)（YORK）的(de)(de)(de)YT型離心式(shi)冷水(shui)機(ji)組，配置變(bian)頻(pin)機(ji)組在部分負荷下能(neng)(neng)效比可降至(zhi)0.2kw/冷噸，可見(jian)變(bian)頻(pin)控制(zhi)方(fang)(fang)式(shi)在空調系統(tong)中(zhong)應用前(qian)景(jing)十分廣闊(kuo)。
過去(qu)由于價(jia)(jia)(jia)格的(de)(de)(de)原因，在(zai)(zai)中(zhong)央空(kong)調(diao)系(xi)統中(zhong)應(ying)用(yong)變頻(pin)技術(shu)(shu)(shu)推廣(guang)較難(nan)。在(zai)(zai)變頻(pin)技術(shu)(shu)(shu)、計算機自動化(hua)控制(zhi)(zhi)技術(shu)(shu)(shu)非常(chang)成熟的(de)(de)(de)今(jin)天，用(yong)此技術(shu)(shu)(shu)與暖通空(kong)調(diao)專業技術(shu)(shu)(shu)相(xiang)結合，它并不(bu)(bu)是一門高(gao)價(jia)(jia)(jia)的(de)(de)(de)技術(shu)(shu)(shu)，在(zai)(zai)小功(gong)率(lv)空(kong)調(diao)中(zhong)其經濟性都可承受，在(zai)(zai)中(zhong)央空(kong)調(diao)系(xi)統中(zhong)更不(bu)(bu)應(ying)該成問題：（1）中(zhong)央空(kong)調(diao)運行時間(jian)更長(chang)，節能問題更突出；（2）變頻(pin)控制(zhi)(zhi)在(zai)(zai)整個系(xi)統中(zhong)所(suo)占的(de)(de)(de)造價(jia)(jia)(jia)比例不(bu)(bu)高(gao)；（3）變頻(pin)控制(zhi)(zhi)器的(de)(de)(de)容量越大，每千瓦功(gong)率(lv)單價(jia)(jia)(jia)越低。
中央空調系統采用變頻器(qi)是可行的，其投(tou)資(zi)回收一般在6～12個月，以(yi)變頻控制器(qi)使用壽命(ming)10年計，其凈收益在10倍投(tou)資(zi)額以(yi)上。
二、中央空調調速節能原理
制(zhi)冷(leng)(leng)機通過壓縮機將(jiang)制(zhi)冷(leng)(leng)劑壓縮成液態后送蒸發(fa)器中與冷(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)進行熱(re)(re)交換(huan)，將(jiang)冷(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)制(zhi)冷(leng)(leng)，冷(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)泵將(jiang)冷(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)送到各風機風口的(de)(de)冷(leng)(leng)卻(que)盤管中，由(you)風機吹送冷(leng)(leng)風達到降溫的(de)(de)目的(de)(de)。經蒸發(fa)后的(de)(de)制(zhi)冷(leng)(leng)劑在冷(leng)(leng)凝(ning)器中釋(shi)放出熱(re)(re)量(liang)，與冷(leng)(leng)卻(que)循(xun)環水(shui)進行熱(re)(re)交換(huan)，由(you)冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)泵將(jiang)帶來熱(re)(re)量(liang)的(de)(de)冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)帶到散熱(re)(re)水(shui)塔上由(you)水(shui)塔風扇對其進行噴淋冷(leng)(leng)卻(que)，與大(da)氣之間(jian)進行熱(re)(re)交換(huan)，將(jiang)熱(re)(re)量(liang)散發(fa)到大(da)氣中去。
舊操作系統為“星-三角轉換起動(dong)”全壓(ya)運行，此時空調(diao)機組(zu)在(zai)滿負(fu)荷狀態(tai)下(xia)工作，系統在(zai)起動(dong)電(dian)機時不能平滑起動(dong)，起動(dong)時對電(dian)網沖(chong)擊(ji)大，長時間頻繁起動(dong)將造(zao)(zao)成(cheng)電(dian)機的(de)(de)絕緣性下(xia)降(jiang)，電(dian)機溫(wen)升過高(gao)，在(zai)運行過程中不能有效的(de)(de)根據(ju)病房與辦公(gong)樓的(de)(de)需求(qiu)，對溫(wen)度進行有效的(de)(de)調(diao)節(jie)，只能工頻最大量(liang)進給，這將勢必造(zao)(zao)成(cheng)能量(liang)的(de)(de)浪費。
而(er)通過變頻(pin)頻(pin)改造后，能根據房間的(de)制(zhi)冷及(ji)制(zhi)熱的(de)需求自動調節冷凍(dong)泵及(ji)冷卻(que)泵的(de)流(liu)量(liang)而(er)達到節能降耗的(de)目地。
（1）由于(yu)目前冷卻(que)水循環泵(beng)為工頻滿負荷運(yun)轉，在(zai)制冷周期的前期和后期，環境溫度(du)較低，冷卻(que)水回水溫度(du)較低，會造成溴化鋰結晶，導(dao)致空調(diao)機組(zu)效(xiao)率降低，甚至(zhi)保護(hu)。采用變(bian)頻恒溫差控制后，回水溫度(du)得到有(you)效(xiao)控制，將(jiang)大(da)大(da)提高(gao)空調(diao)機組(zu)的效(xiao)率，達到節能目地
（2）由于(yu)冷凍水循環泵(beng)也在(zai)工頻滿(man)負荷運(yun)轉，而(er)不(bu)能根(gen)據(ju)室內溫(wen)度(du)的要求自動(dong)調節(jie)流量，而(er)通過變(bian)頻改(gai)造(zao)后冷凍泵(beng)能根(gen)據(ju)室外(wai)溫(wen)度(du)及(ji)室內溫(wen)度(du)要求能自動(dong)調節(jie)流量，提高效率，達(da)到(dao)節(jie)能目地。
（3）減小空調開(kai)機、停機時對供電和系統的沖(chong)擊
減小(xiao)空調(diao)開/停(ting)機對電網(wang)的(de)沖(chong)擊，由于(yu)循環水(shui)泵的(de)功率較(jiao)大，工頻(pin)起(qi)/停(ting)泵時，對電網(wang)的(de)沖(chong)擊較(jiao)大，影響其他設備的(de)運(yun)行(xing)。采用變頻(pin)控制后，水(shui)泵實現軟(ruan)起(qi)動、軟(ruan)停(ting)止(zhi)，其電流(liu)均小(xiao)于(yu)額定電流(liu)，對電網(wang)不再產生沖(chong)擊。
減小停泵(beng)時循環水(shui)的(de)水(shui)垂效應，由(you)于是變頻軟停止(zhi)，且停泵(beng)過(guo)程可(ke)控(kong)制(zhi)，可(ke)以完全消除停泵(beng)時的(de)水(shui)垂效應，消除水(shui)垂對空調系統(tong)管網的(de)沖擊。
（4）降低設備的故(gu)障率(lv)
采(cai)用變頻控制后，循環(huan)水泵大部分時間工作在額定功(gong)率(lv)以下，這將有力的(de)降低(di)設(she)(she)備(bei)的(de)故(gu)障(zhang)率(lv)，減少設(she)(she)備(bei)維修和維護。
（5）提高設備(bei)的自動化(hua)程度
實(shi)現(xian)對循環(huan)泵(beng)的過載、過流保(bao)護
; 對冷(leng)水機組(zu)的(de)冷(leng)卻水、冷(leng)凍水的(de)溫度進行自動(dong)控制，保證(zheng)機組(zu)的(de)安全高效運行。
綜上，中央(yang)空調的(de)循(xun)環水(shui)泵采用變頻(pin)控制具(ju)有明顯的(de)經(jing)濟效(xiao)益(yi)，對系統進(jin)行變頻(pin)改造非常必要。
三、中央空調變頻改造方案設計：
3.1冷卻(que)水循環泵的(de)變頻改(gai)造方案
3.1.1變(bian)頻(pin)控(kong)(kong)制方式，專業(ye)的(de)冷卻(que)泵(beng)變(bian)頻(pin)控(kong)(kong)制理論――恒溫差(cha)控(kong)(kong)制
3.1.2變頻節能控制原理
變(bian)頻控(kong)制系統根據冷(leng)凍機的回水(shui)(shui)和出水(shui)(shui)的溫度差，改變(bian)冷(leng)卻水(shui)(shui)循環(huan)泵的轉(zhuan)速，即改變(bian)冷(leng)卻水(shui)(shui)的流量，從而保持(chi)冷(leng)凍機的回水(shui)(shui)與出水(shui)(shui)的溫度差恒定(ding)。
水(shui)泵消耗的(de)功率與轉速是立方(fang)關系，即
P ∝ n3 n――冷卻(que)泵(beng)的轉速
由此可見，水泵(beng)消(xiao)耗的(de)功(gong)率(lv)在理(li)想狀態下，與冷(leng)水機(ji)組的(de)制(zhi)冷(leng)量成正比，即
P ∝ Q Q――,冷水機組的(de)制冷量
3.1.4控制系統功能
1.冷卻出水、回水溫度檢(jian)測、顯示
2.恒溫(wen)差自(zi)動控(kong)制
3.節能率：可達20％以(yi)上
4.運轉泵與備用泵切換
5.冷卻水過溫差、欠(qian)壓力報警
6.冷卻水泵過載報警
3.2冷凍水循環泵的變(bian)頻改造方案
3.2.1變頻控制方式
1、 冷凍水泵系統(tong)的(de)閉環控制(zhi)
〔1〕、制冷(leng)模式下冷(leng)凍(dong)水(shui)泵系統的閉環控制
該方案在保證最末端(duan)設(she)備冷凍(dong)水(shui)(shui)(shui)流(liu)量供給的(de)情況(kuang)下，確定(ding)一個(ge)冷凍(dong)泵變頻(pin)(pin)器(qi)(qi)工作的(de)最小工作頻(pin)(pin)率(lv)，將其設(she)定(ding)為下限頻(pin)(pin)率(lv)并鎖定(ding)，變頻(pin)(pin)冷凍(dong)水(shui)(shui)(shui)泵的(de)頻(pin)(pin)率(lv)調(diao)節是通過安裝在冷凍(dong)水(shui)(shui)(shui)系統(tong)回水(shui)(shui)(shui)主管上的(de)溫度(du)(du)傳感器(qi)(qi)檢測冷凍(dong)水(shui)(shui)(shui)回水(shui)(shui)(shui)溫度(du)(du)，再經由溫度(du)(du)控制器(qi)(qi)設(she)定(ding)的(de)溫度(du)(du)來控制變頻(pin)(pin)器(qi)(qi)的(de)頻(pin)(pin)率(lv)增(zeng)減，控制方式是：冷凍(dong)回水(shui)(shui)(shui)溫度(du)(du)大于設(she)定(ding)溫度(du)(du)時頻(pin)(pin)率(lv)無(wu)極上調(diao)。
〔2〕、制熱模式(shi)下(xia)冷凍(dong)水泵系統的閉(bi)環控制
該(gai)模式是(shi)在中(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)央空(kong)調(diao)中(zhong)(zhong)熱(re)泵(beng)(beng)運行（即制(zhi)(zhi)熱(re)）時(shi)冷(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)系統(tong)的(de)控制(zhi)(zhi)方(fang)案。同(tong)制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)模式控制(zhi)(zhi)方(fang)案一(yi)樣，在保證(zheng)最末端(duan)設備冷(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)(shui)(shui)流量供給(gei)的(de)情況下，確定(ding)(ding)一(yi)個冷(leng)(leng)凍(dong)(dong)泵(beng)(beng)變頻(pin)器(qi)(qi)(qi)工作的(de)最小(xiao)工作頻(pin)率(lv)(lv)，將(jiang)其(qi)設定(ding)(ding)為(wei)下限頻(pin)率(lv)(lv)并鎖定(ding)(ding)，變頻(pin)冷(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)的(de)頻(pin)率(lv)(lv)調(diao)節是(shi)通(tong)過安裝在冷(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)(shui)(shui)系統(tong)回(hui)水(shui)(shui)(shui)主(zhu)管上的(de)溫(wen)度(du)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)檢測(ce)冷(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)(shui)(shui)回(hui)水(shui)(shui)(shui)溫(wen)度(du)，再經由(you)溫(wen)度(du)控制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)設定(ding)(ding)的(de)溫(wen)度(du)來控制(zhi)(zhi)變頻(pin)器(qi)(qi)(qi)的(de)頻(pin)率(lv)(lv)增(zeng)減(jian)。不(bu)同(tong)的(de)是(shi)：冷(leng)(leng)凍(dong)(dong)回(hui)水(shui)(shui)(shui)溫(wen)度(du)小(xiao)于設定(ding)(ding)溫(wen)度(du)時(shi)頻(pin)率(lv)(lv)無(wu)極上調(diao)，當溫(wen)度(du)傳感(gan)檢測(ce)到的(de)冷(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)(shui)(shui)回(hui)水(shui)(shui)(shui)溫(wen)越(yue)高，變頻(pin)器(qi)(qi)(qi)的(de)輸(shu)出頻(pin)率(lv)(lv)越(yue)低(di)。
3.2.2控制系統功能
1.冷凍水(shui)(shui)(shui)/熱(re)水(shui)(shui)(shui)的(de)出水(shui)(shui)(shui)、回水(shui)(shui)(shui)溫(wen)度(du)檢測(ce)、顯示
2.恒溫差(cha)控(kong)制/恒溫控(kong)制可選(xuan)
3.運轉泵與備用泵切換(huan)
; 4.冷(leng)凍泵(beng)與(yu)熱水(shui)泵(beng)切換控制
5.水(shui)溫過(guo)溫差(cha)、欠壓(ya)力報警
6.循(xun)環(huan)水(shui)泵過載報警
根(gen)據以(yi)上方案分析，結合實際水泵運行情況，現(xian)運行中(zhong)央空(kong)調系統具的(de)很大的(de)節能空(kong)間，節電率可達到(dao)20%左右，進行節能改造(zao)是非常有價值的(de)。
3.2.2控制系統的構成
1． 變(bian)頻器(qi)：采(cai)用POWTRAN TECHNOLOGY 公司生產的節能型F變(bian)頻器(qi)，其軟件可以(yi)最大限度(du)地提高電(dian)動機功率(lv)(lv)因(yin)數和(he)電(dian)機效(xiao)率(lv)(lv)。
2． 溫(wen)度、壓力變送器：系(xi)統采用高精度的溫(wen)度變送器對管(guan)網(wang)進行(xing)監測，以保證系(xi)統正常運行(xing)在要求的溫(wen)度范圍內。
3． 控(kong)制(zhi)儀表：采用英國儀表，控(kong)制(zhi)精度高(gao)，故障率低。
4． 控制(zhi)系統(tong)：采(cai)用普傳公司的中央空調(diao)專用控制(zhi)系統(tong)，具有良好的操(cao)作性，可實現(xian)遠程監控。
5． 低壓電器(qi)(qi)：空氣(qi)開關，接觸器(qi)(qi)，繼電器(qi)(qi)，按鈕等均(jun)采用(yong)進(jin)口(kou)產品，保證系統運行的(de)安(an)全可靠(kao)。
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