地下水源热泵空调系统的变频控制论文

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1、地下水源热泵空调系统的变频控制论文简介：本文针对湖南某宾馆采用的地下水源热泵中央空调系统的运行现状，根据其自身特点提出对该系统空调水泵进行变频控制节能改造的建议和方案，并采用当量峰值小时数法从节能性和静态回收期两方面详细论证了该改造方案的可行性。结果证明，该改造方案在保证不低于热泵机组对水量的最低要求的同时，根据负荷的变化自动调节水泵的流量，节能效果显著，静态回收期短，是切实可行的。关键字：地下水源热泵变频控制节约能源1引言集中式中央空调系统在为人们营造舒适环境的同时也带来了能耗问题.freelA）反馈至PID回路调节器中，PID调节器根据温度设定值和温度反馈

2、值的偏差进行PID运算，然后输入给变频器一个提高电机运转频率的信号，加大水泵转速和流量，直到温度与设定值一致；反之负荷降低时，减小频率，降低水泵转速和流量。当水泵运行频率降到控制仪表设定的低限值时，变频器停止频率的继续降低，以满足主机对流量的要求，对主机起到保护作用。4.3热水循环泵变频调速控制方案由于该热水循环系统由两台型号相同的水泵并联运行，为了实现两台水泵电机转速连续可调，使得水泵电机转速根据实际热负载的大小而设定，进而节约能源；同时也为了节省变频器等设备的初投资，作者拟采用一定一变形式，即只有一台水泵配备变频器作调速运行，另一台仍为定速运行。控制系统主

3、要由内置PID的变频器、PLC可编程控制器、压差变送器、主接触器等构成，如图4所示，变频器和PLC控制器作为系统控制的核心部件，以末端最不利环路压差为反馈信号，时刻跟踪着该信号与设定值（可取0.1Mpa）的偏差变化情况，经过变频器内置的PID调节器运算，利用PLC控制器实现水泵变频与工频的切换，自动控制水泵投入台数和电机的转速，实现闭环控制，自动调整恒压差变量供水。【2】当系统负荷较小时，只需一台电机工作在低于工频状态下即可满足要求时，PLC利用变频器软启动一台水泵，根据压差变送器反馈来的信号（0～10V）自动调节运行频率。当热负荷增大时，变频器输出频率接近工

4、频而管网压差仍达不到设定值，为了保证系统不频繁切换水泵，延时一段时间，若压差仍低于设定值时，则PLC将当前工作的变频泵切换至工频50HZ状态下运行，关断变频器，再由变频器从0HZ软启动下一台水泵，并根据偏差变化情况及时利用变频器调整到对应流量需要的频率，实现一台变频一台工频双泵供水。反之，当负荷降低时，变频器工作在基本频率时，如果出口流量仍然很大，供水压差高于设定值，同样延时一段时间后，若压差仍然很高，此时再由PLC关掉工频控制方式的水泵，只由剩下的单泵变频供水。无论系统是单泵变频运行还是双泵一定一变运行，均能实现末端恒压差供水。切换示意图如图5所示。【3】5

5、水泵变频节能计算5.1变频节能计算方法本文参照文献【4】、【5】的算法，采用当量峰值小时数法计算空调运行期间的能耗，夏季当量小时数τ夏，冬季当量小时数τ冬，空调系统全年运行小时数t。设水泵的铭牌额定功率为N（K0－分别为采用变频技术增加的初投资，元M1－每年节省的运行费用（主要是能源费用），元湖南省商业用电电价为0.98元/度。宾馆全年以冬、夏两季6个月运行计算，每天平均运行18个小时（6:00-24:00），文献【5】的当量湿球温度小时数的数据公式是针对上海地区得出，由于湖南省和上海气候条件相差不大，因此本文也近似采用此公式τ夏＝3097.32-102.16

6、tnsτ冬＝567.37+36.43tns（7）tns－室内设计湿球温度值这里夏季取tns＝20.3℃；冬季取tns＝12.3℃。代入式（7）得：τ夏＝1023.4h，τ冬＝1015.5h5.2深井泵节能效果分析深井泵铭牌额定功率N=7.5K0=7000元。将其数据代入上式（5）、（6）中得：ΔQ＝Q1－Q2＝7.5*6*30*18－7.5（1023.4+1015.5）＝9008.25K1=9008.25*0.98＝8828元，节能效果显著。静态投资回收期n＝==0.79年，9个半月即可回收初投资。5.3热水循环泵节能效果分析热水循环泵铭牌额定功率N=2.2K

7、R-001PLC可编程控制器一台，市场报价3080元，加上其它外围设备共计总投资为M0′=8000元。将其数据代入上式（5）、（6）中得：ΔQ′＝＝2.2*2*30*6*18－2.2*2（1023.4+1015.5）＝5284.4K1′=5284.4*0.98＝5179元，节能效果显著。静态投资回收期n′＝==1.5年，一年半即可回收初投资。6结论综上所述，根据地下水源热泵中央空调系统的运行特点，提出采用变频控制装置对系统进行改造，在保证不低于热泵机组对水量的最低要求，自动调节水泵流量以满足负荷的变化，节能效果显著，静态回收期短，具有一定的可行性。