《工控：中央空调系统节能改造方案》.doc

工控：中央空调系统节能改造方案 本文来源：工控商务网（/） 中央空调是现代物业大厦，宾馆商场不可缺少的设施，它能给人们带来四季如春，温馨舒适的每一天，由于中央空调功率大，耗能大，加上设计上存在“大马拉小车”的现象，支付中央空调所用电费是用户一项巨大的开支。中央空调提供工厂，商场，写字楼，娱乐场所，宾馆酒楼和住宿楼的制冷，保持整栋大厦温度恒定，但因为季节和昼夜的变化，还有宾馆酒楼客人入住率的变化及娱乐场所开放时间变化，这样大厦需冷量具有很明显的需求变化，而传统中央空调并不能监测环境的变化而调节自身的能耗，加之工艺设计上电机功率设计有相当的富裕量，即水泵的流量和扬程都大于实际所需，所以加装本公司开发生产的变频节能装置是十分必要和有明显节电效果的。随着变频技术的成熟和发展，“一天的电费用两天的电”不再是天方夜谭。对中央空调进行变频节能改造是降本增效的一条捷径。 1．中央空调系统大致构成中央空调系统主要由以下几部分组成： 1．1冷冻主机与冷却水塔 a、冷冻主机 冷冻主机也叫致冷装置，是中央空调的“致冷源”，通往各个区间的循环水由冷冻主机进行“内部热交换”，降温为“冷冻水”。 近年来，冷冻主机也有采用变频调速的，是由生产厂原配的，不必再改造。未采用变频调速的冷冻主机，改造为变频变速的例子还不多。 b、冷却水塔 冷冻主机在致冷过程中，必然会释放热量，使机组发热。冷却水塔用于为冷冻主机提供“冷却水”。冷却水在盘旋流过冷冻主机后，将带走冷冻主机所产生的热量，使冷冻主机降温。 1．2“外部热交换”系统由以下几个系统组成： a冷冻水循环系统 由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻主机流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，通过各房间的盘管，带走房间内的热量，使房间内的温度下降。同时，房间内的热量被冷冻水吸收，使冷冻水的温度升高。温度升高了的循环水经冷冻主机后又成为冷冻水，如此循环不已。 从冷冻主机流出，进入房间的冷冻水简称为“出水”，流经所有房间后回到冷冻主机的冷冻水简称为“回水”。无疑回水的温度将高于出水的温度形成温差。 b冷却水循环系统 冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻主机在进行热交换、使水温冷却的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降温了的冷却水，送回到冷冻机组。如此不断循环，带走了冷冻主机释放的热量。 流进冷冻主机的冷却水简称为“进水”，从冷冻主机流回冷却塔的冷却水简称为“回水”。同样，回水的温度将高于进水的温度形成温差。 c冷却风机 有两种情况： 盘管风机 安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水管冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换。 冷却塔风机 用于降低却塔中的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。 可以看出，中央空调系统的工作过程是一个不断地进行热交换的能量转换过程。在这里，冷却水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。因此，对冷冻水和冷却水循环系统的控制便是中央空调控制系统的重要组成部分。 2变频调速的功能 2．1变频节能功能： 风机和水泵都是传送流体的装置，这类负载消耗的能量与流量的立方成正比，推算可得到能量消耗与转速的关系，具体的关系表达式： 即 Q=K1n ； H=K2n2 ； P=Q×H= K1K2n2 = K3n3 式中，K为常数，n为电机的转速。 又，三相交流异步感应电机的转速n=120×f×(1-s)/p，式中f为供电频率，s为滑差率，p为电机极数。 电机一旦选定后，S、P基本确定，则n可近似为n=k0f，即与供电频率成线性正比关系。 当频率为50Hz时，n= k0×50转/分，功率P1=K（ k0×50）3；当频率为45Hz时，n= k0×45转/分，功率P2=K（ k0×45）3。 P2/P1= K（ k0×45）3/ K（ k0×50）3×100%=72.9%，由此可见，当电源频率从50Hz降为45Hz时，就可节约电能达27.1%。 当用阀的开度来控制水量的大小时，管阻档板阻曲线与功率P变化（如图1）。由曲线1到曲线2，水量减少了，而功率却没有减少多少。而通过改变转速n来调节风量情况就不同了。 调节转速时H-Q曲线由曲线1到曲线2，阀的开度100%时，管阻曲线不变，功率节省了很多。其中n1为调节前的转速，其中n2为调节后的转速。 上述推算，可得到一个定性的概念。也就是说，对于一个传统的空调系统，由于空调设备均按设计工程选配，绝大多数时间设备均在低负荷情况下运转，这样无用功消耗掉很大一部分能量。如果改由变频器进行变速驱动，可能此时电机只需以45Hz的速度运转就能满足对整个系统温度控制要求。根据上面的理论推算可知，实际节能就可高达27.1%。因此在设有风机水泵的机械中，采用变频调速的方式来调节风量或流量