行業應用
一、中央空調運行控制(zhi)方法分析
中央空(kong)調(diao)(diao)(diao)系統(tong)設(she)計(ji)首先是(shi)(shi)根據(ju)室(shi)外氣象參數和(he)室(shi)內空(kong)調(diao)(diao)(diao)設(she)計(ji)參數計(ji)算冷(leng)負荷(he)，按分(fen)區(qu)結構特點，根據(ju)產品(pin)樣本(ben)選擇相應的設(she)備，組合(he)成(cheng)一個系統(tong)。但空(kong)調(diao)(diao)(diao)系統(tong)絕大部分(fen)時間(jian)是(shi)(shi)在(zai)不(bu)滿(man)(man)負荷(he)的情況下工作。在(zai)不(bu)滿(man)(man)負荷(he)工作的控(kong)制方式不(bu)合(he)理，系統(tong)能(neng)效比會大大降低。現(xian)在(zai)空(kong)調(diao)(diao)(diao)系統(tong)在(zai)運(yun)行調(diao)(diao)(diao)節(jie)方式上，風水系統(tong)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)閥(fa)門（手動、自動閥(fa)門調(diao)(diao)(diao)節(jie)），主(zhu)機(ji)利用(yong)卸荷(he)方式，而這(zhe)些(xie)方式是(shi)(shi)犧牲了(le)阻力能(neng)耗來適(shi)應末(mo)端負荷(he)要(yao)求，造成(cheng)運(yun)行成(cheng)本(ben)居高不(bu)下。
若采用(yong)變(bian)(bian)(bian)頻(pin)控(kong)制(zhi)，能(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)遞和(he)運(yun)輸環節控(kong)制(zhi)為(wei)(wei)變(bian)(bian)(bian)水(shui)量(liang)(liang)（VWV）和(he)變(bian)(bian)(bian)風(feng)量(liang)(liang)（VAV），使傳(chuan)(chuan)遞和(he)運(yun)輸耦合(he)并達到最佳溫差(cha)置換，其動力僅為(wei)(wei)其它(ta)控(kong)制(zhi)系(xi)統的(de)(de)(de)30~60%，而且節能(neng)(neng)是雙(shuang)效(xiao)的(de)(de)(de)，因為(wei)(wei)對制(zhi)冷(leng)主機的(de)(de)(de)需求能(neng)(neng)耗同時下(xia)降。主機采用(yong)變(bian)(bian)(bian)頻(pin)節能(neng)(neng)控(kong)制(zhi)，保持設計工況下(xia)的(de)(de)(de)制(zhi)冷(leng)劑運(yun)動的(de)(de)(de)物理量(liang)(liang)（如(ru)溫差(cha)、壓力等）變(bian)(bian)(bian)化，節能(neng)(neng)較其它(ta)調荷(he)方式(shi)明顯，如(ru)約克（YORK）的(de)(de)(de)YT型(xing)離心式(shi)冷(leng)水(shui)機組(zu)，配置變(bian)(bian)(bian)頻(pin)機組(zu)在部分負荷(he)下(xia)能(neng)(neng)效(xiao)比可降至(zhi)0.2kw/冷(leng)噸，可見變(bian)(bian)(bian)頻(pin)控(kong)制(zhi)方式(shi)在空調系(xi)統中應用(yong)前景十(shi)分廣闊。
過去由于價格的(de)原因，在(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)央空(kong)(kong)調系(xi)統中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)應用變(bian)頻(pin)技(ji)術(shu)(shu)(shu)推(tui)廣較(jiao)難。在(zai)變(bian)頻(pin)技(ji)術(shu)(shu)(shu)、計(ji)算機(ji)自動化控制技(ji)術(shu)(shu)(shu)非常(chang)成熟的(de)今(jin)天，用此(ci)技(ji)術(shu)(shu)(shu)與暖通空(kong)(kong)調專業技(ji)術(shu)(shu)(shu)相結合，它(ta)并不是一門高價的(de)技(ji)術(shu)(shu)(shu)，在(zai)小功率空(kong)(kong)調中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)其(qi)經濟性都可承受，在(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)央空(kong)(kong)調系(xi)統中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)更(geng)不應該成問(wen)題：（1）中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)央空(kong)(kong)調運行(xing)時間更(geng)長，節能(neng)問(wen)題更(geng)突(tu)出；（2）變(bian)頻(pin)控制在(zai)整個系(xi)統中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)所占的(de)造價比(bi)例(li)不高；（3）變(bian)頻(pin)控制器的(de)容量越大，每千瓦功率單價越低。
中央(yang)空調(diao)系(xi)統采(cai)用(yong)變頻器是可(ke)行的，其(qi)投資回(hui)收(shou)一般在6～12個月，以變頻控(kong)制器使用(yong)壽(shou)命10年(nian)計，其(qi)凈收(shou)益在10倍投資額以上。
二、中央空調(diao)調(diao)速節能原理
制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)機通過壓(ya)縮機將(jiang)制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)劑(ji)壓(ya)縮成液(ye)態后(hou)送蒸發器中(zhong)(zhong)(zhong)與冷(leng)(leng)凍(dong)水(shui)(shui)進(jin)行(xing)熱(re)交(jiao)換，將(jiang)冷(leng)(leng)凍(dong)水(shui)(shui)制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)，冷(leng)(leng)凍(dong)水(shui)(shui)泵將(jiang)冷(leng)(leng)凍(dong)水(shui)(shui)送到(dao)各風機風口的冷(leng)(leng)卻(que)(que)盤管中(zhong)(zhong)(zhong)，由風機吹送冷(leng)(leng)風達(da)到(dao)降溫的目的。經蒸發后(hou)的制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)劑(ji)在冷(leng)(leng)凝器中(zhong)(zhong)(zhong)釋放出熱(re)量，與冷(leng)(leng)卻(que)(que)循環(huan)水(shui)(shui)進(jin)行(xing)熱(re)交(jiao)換，由冷(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)(shui)泵將(jiang)帶(dai)(dai)來熱(re)量的冷(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)(shui)帶(dai)(dai)到(dao)散熱(re)水(shui)(shui)塔上(shang)由水(shui)(shui)塔風扇對其進(jin)行(xing)噴淋冷(leng)(leng)卻(que)(que)，與大(da)(da)氣(qi)之間進(jin)行(xing)熱(re)交(jiao)換，將(jiang)熱(re)量散發到(dao)大(da)(da)氣(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)去。
舊操作系統為(wei)“星-三角轉(zhuan)換(huan)起(qi)動(dong)(dong)(dong)”全壓運行(xing)，此時(shi)空調機(ji)組在(zai)滿負荷狀態(tai)下工(gong)作，系統在(zai)起(qi)動(dong)(dong)(dong)電機(ji)時(shi)不(bu)能平滑起(qi)動(dong)(dong)(dong)，起(qi)動(dong)(dong)(dong)時(shi)對(dui)電網沖擊大(da)，長(chang)時(shi)間(jian)頻繁起(qi)動(dong)(dong)(dong)將(jiang)造(zao)成電機(ji)的(de)絕緣性下降，電機(ji)溫升過高，在(zai)運行(xing)過程中不(bu)能有效(xiao)的(de)根據病房與(yu)辦公樓的(de)需求，對(dui)溫度(du)進(jin)行(xing)有效(xiao)的(de)調節，只能工(gong)頻最大(da)量進(jin)給，這將(jiang)勢(shi)必(bi)造(zao)成能量的(de)浪費。
而(er)通過變頻頻改造后，能根據房間的(de)制冷(leng)及(ji)制熱的(de)需求(qiu)自動調(diao)節(jie)冷(leng)凍泵及(ji)冷(leng)卻泵的(de)流(liu)量而(er)達到節(jie)能降耗的(de)目地。
（1）由于目前冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)循環泵為工(gong)頻滿負荷運(yun)轉(zhuan)，在制冷(leng)周期(qi)的前期(qi)和(he)后期(qi)，環境溫(wen)度較低(di)(di)，冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)回水(shui)(shui)溫(wen)度較低(di)(di)，會造成溴化鋰(li)結晶(jing)，導致空(kong)調機(ji)組(zu)效(xiao)(xiao)(xiao)率降低(di)(di)，甚至保護。采用變頻恒溫(wen)差(cha)控制后，回水(shui)(shui)溫(wen)度得到(dao)有(you)效(xiao)(xiao)(xiao)控制，將(jiang)大大提(ti)高空(kong)調機(ji)組(zu)的效(xiao)(xiao)(xiao)率，達到(dao)節能目地(di)
（2）由(you)于冷凍水循環(huan)泵(beng)也在(zai)工(gong)頻(pin)滿負荷運轉(zhuan)，而不能根據室內(nei)溫度(du)的要(yao)求(qiu)(qiu)自(zi)動調節流(liu)量，而通過變頻(pin)改造(zao)后冷凍泵(beng)能根據室外(wai)溫度(du)及室內(nei)溫度(du)要(yao)求(qiu)(qiu)能自(zi)動調節流(liu)量，提高(gao)效率，達到節能目地。
（3）減小空(kong)調開機(ji)、停(ting)機(ji)時對供電(dian)和系統的沖擊
減小空調開/停(ting)(ting)機對(dui)電(dian)網(wang)(wang)的沖(chong)擊，由(you)于循(xun)環(huan)水(shui)泵的功率較大(da)，工頻起/停(ting)(ting)泵時，對(dui)電(dian)網(wang)(wang)的沖(chong)擊較大(da)，影響其(qi)他(ta)設備(bei)的運行。采用變(bian)頻控制(zhi)后，水(shui)泵實(shi)現軟(ruan)起動、軟(ruan)停(ting)(ting)止，其(qi)電(dian)流均小于額定電(dian)流，對(dui)電(dian)網(wang)(wang)不再產生沖(chong)擊。
減小(xiao)停泵時循環水的水垂(chui)效(xiao)應，由于是變(bian)頻軟(ruan)停止，且停泵過程可控制(zhi)，可以完全消除(chu)停泵時的水垂(chui)效(xiao)應，消除(chu)水垂(chui)對空調(diao)系統(tong)管網的沖擊(ji)。
（4）降低(di)設備(bei)的故(gu)障率
采用變(bian)頻控制(zhi)后(hou)，循環(huan)水(shui)泵大部分時間工作在額(e)定功率(lv)以下，這將有(you)力的降(jiang)低設(she)備(bei)的故障率(lv)，減少設(she)備(bei)維(wei)修(xiu)和維(wei)護(hu)。
（5）提高設備的自動化程度
實現對循環泵的(de)過載、過流保護
對冷水機組的冷卻水、冷凍水的溫度進行(xing)自動控制，保(bao)證機組的安(an)全高效運行(xing)。
綜上(shang)，中央空調的(de)循環水泵采用變(bian)頻(pin)控制(zhi)具有明顯(xian)的(de)經濟效(xiao)益(yi)，對系(xi)統進行變(bian)頻(pin)改造非常(chang)必要。
三、中央空調變頻改造方案設計：
3.1冷(leng)卻水循(xun)環泵的變頻改(gai)造方案
3.1.1變(bian)頻(pin)控制方式，專業的冷卻泵變(bian)頻(pin)控制理論(lun)――恒溫差控制
3.1.2變頻節能控制原理
變頻控制系(xi)統根據冷(leng)凍機的(de)(de)回(hui)水(shui)(shui)(shui)和出(chu)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)溫(wen)度(du)差(cha)，改變冷(leng)卻水(shui)(shui)(shui)循環(huan)泵的(de)(de)轉速，即改變冷(leng)卻水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)流(liu)量，從而保持冷(leng)凍機的(de)(de)回(hui)水(shui)(shui)(shui)與(yu)出(chu)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)溫(wen)度(du)差(cha)恒定。
水泵消(xiao)耗的(de)功(gong)率與轉速是(shi)立方關系，即
P ∝ n3 n――冷卻泵的轉速
由此可(ke)見，水泵(beng)消耗的功率在理想狀態下，與冷水機組的制冷量(liang)成(cheng)正比，即
P ∝ Q Q――,冷水機組的制冷量
3.1.4控制系統功能
1.冷卻出水(shui)、回水(shui)溫度檢測、顯示
2.恒溫差自動(dong)控制
3.節(jie)能率(lv)：可達20％以上
4.運轉(zhuan)泵與(yu)備(bei)用泵切換
5.冷(leng)卻水過溫差、欠壓(ya)力報警
6.冷卻水(shui)泵過載報(bao)警
3.2冷凍水循環泵的變頻(pin)改造方案
3.2.1變頻控制方式
1、 冷凍水泵系統(tong)的閉環控制
〔1〕、制冷模(mo)式下冷凍水泵系統的閉環控制
該(gai)方案在保證最末端設備冷凍(dong)(dong)水(shui)(shui)流量供(gong)給的(de)(de)情況(kuang)下(xia)，確定(ding)一個冷凍(dong)(dong)泵(beng)變頻(pin)(pin)器工作的(de)(de)最小工作頻(pin)(pin)率(lv)，將其設定(ding)為下(xia)限頻(pin)(pin)率(lv)并鎖定(ding)，變頻(pin)(pin)冷凍(dong)(dong)水(shui)(shui)泵(beng)的(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)調節(jie)是通過安裝在冷凍(dong)(dong)水(shui)(shui)系統(tong)回水(shui)(shui)主(zhu)管上的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)傳感(gan)器檢測冷凍(dong)(dong)水(shui)(shui)回水(shui)(shui)溫(wen)(wen)度(du)(du)，再(zai)經(jing)由溫(wen)(wen)度(du)(du)控制器設定(ding)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)來控制變頻(pin)(pin)器的(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)增減，控制方式是：冷凍(dong)(dong)回水(shui)(shui)溫(wen)(wen)度(du)(du)大于設定(ding)溫(wen)(wen)度(du)(du)時(shi)頻(pin)(pin)率(lv)無極上調。
〔2〕、制(zhi)熱(re)模(mo)式下冷凍水泵系統(tong)的閉環控制(zhi)
該(gai)模(mo)式(shi)是(shi)在(zai)(zai)中(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)央空調中(zhong)(zhong)熱泵運行（即制熱）時冷(leng)(leng)(leng)(leng)凍水(shui)泵系統(tong)的(de)控(kong)(kong)制方案(an)。同制冷(leng)(leng)(leng)(leng)模(mo)式(shi)控(kong)(kong)制方案(an)一樣(yang)，在(zai)(zai)保證(zheng)最(zui)末(mo)端設(she)備(bei)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凍水(shui)流量供給的(de)情(qing)況(kuang)下，確(que)定(ding)一個冷(leng)(leng)(leng)(leng)凍泵變頻(pin)(pin)器(qi)工(gong)作的(de)最(zui)小工(gong)作頻(pin)(pin)率(lv)，將其設(she)定(ding)為下限(xian)頻(pin)(pin)率(lv)并(bing)鎖定(ding)，變頻(pin)(pin)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凍水(shui)泵的(de)頻(pin)(pin)率(lv)調節是(shi)通(tong)過安裝在(zai)(zai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凍水(shui)系統(tong)回(hui)水(shui)主(zhu)管上的(de)溫度(du)(du)傳(chuan)感器(qi)檢測(ce)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凍水(shui)回(hui)水(shui)溫度(du)(du)，再(zai)經由(you)溫度(du)(du)控(kong)(kong)制器(qi)設(she)定(ding)的(de)溫度(du)(du)來控(kong)(kong)制變頻(pin)(pin)器(qi)的(de)頻(pin)(pin)率(lv)增減。不同的(de)是(shi)：冷(leng)(leng)(leng)(leng)凍回(hui)水(shui)溫度(du)(du)小于設(she)定(ding)溫度(du)(du)時頻(pin)(pin)率(lv)無極(ji)上調，當溫度(du)(du)傳(chuan)感檢測(ce)到(dao)的(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凍水(shui)回(hui)水(shui)溫越(yue)高，變頻(pin)(pin)器(qi)的(de)輸出頻(pin)(pin)率(lv)越(yue)低。
3.2.2控制系統功能
1.冷凍水/熱水的出水、回水溫度(du)檢測、顯(xian)示(shi)
2.恒溫差控制(zhi)/恒溫控制(zhi)可選
3.運轉泵(beng)與備用泵(beng)切換(huan)
4.冷(leng)凍泵(beng)(beng)與熱水泵(beng)(beng)切換控制
5.水(shui)溫(wen)過溫(wen)差、欠壓(ya)力報警(jing)
6.循環水泵(beng)過載(zai)報警
根據以(yi)上方案分析(xi)，結合實際水泵運(yun)行情況，現(xian)運(yun)行中央空調系(xi)統具的(de)(de)很大的(de)(de)節能(neng)空間，節電率可達到20%左右，進行節能(neng)改造是非(fei)常有價(jia)值的(de)(de)。
3.2.2控制系統的構成
1． 變(bian)頻(pin)器(qi)：采(cai)用(yong)POWTRAN TECHNOLOGY 公(gong)司(si)生產的節(jie)能型F變(bian)頻(pin)器(qi)，其軟件可(ke)以最大限度地提(ti)高電動機(ji)(ji)功率因數和電機(ji)(ji)效率。
; 2． 溫(wen)度、壓力(li)變送(song)器：系(xi)統采用高(gao)精度的溫(wen)度變送(song)器對管網進行監測，以保證系(xi)統正常運行在要求的溫(wen)度范圍內。
3． 控制(zhi)儀表：采用英國儀表，控制(zhi)精度高，故(gu)障率低(di)。
4． 控制(zhi)系(xi)統：采用普傳(chuan)公司的中(zhong)央(yang)空(kong)調專用控制(zhi)系(xi)統，具有良好的操作性(xing)，可實(shi)現(xian)遠程監(jian)控。
5． 低(di)壓電器：空(kong)氣開(kai)關，接觸器，繼(ji)電器，按鈕等(deng)均采用進口(kou)產品，保證系(xi)統運行的(de)安全可(ke)靠(kao)。
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