变频节能在中央空调系统中的应用

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1、变频节能在中央空调系统中的应用一.概述改革开放以来，我国国民经济迅速发展，但是能源工业的发展远远满足不了需要，而且相当一个时期内能源缺口的状态不会改观，因此国家以开发与节约并重的能源政策为主。尤其以节约宝贵的二次能源-电能为主，我国电能最大的用户是电机，约占50%,其中风机水泵的耗电占全部电能的30%。传统的风机水泵的风量、水量的调节是靠风门、节流阀的调节。当风量、水量的需要减少时，风门、阀的开度减少;当风量、水量的需要增加时，风门、阀的开度增加。这种调节方式虽然简单易行，己成习惯，但它是以增加管网损耗，耗费

2、大量能源在风门、阀上为代价的。并且通常在设计屮，用户风机水泵的设计容量都要比实际需要高出很多，这样容易形成人们常说的“大马拉小车”的现象，造成电能的大量浪费。如果采用调节速度的方式来调节流量，就可以从根本上防止电能浪费。近年来随着电力电子技术的发展，变频调速技术越來越成熟，因此推广变频调速在风机、泵类设备上的应川，对于减少能源浪费具有重要意义。二.中央空调系统的节能改造原理1.系统分析在中央空调系统中冷冻水泵和冷却水泵的容量是按照建筑物最大设计热负载选定的，且留有余量，而运行情况是一年四季长期在固定的最大水流

3、量下工作，由于季节、昼夜和用户负荷的变化，实际空调热负载在绝大部分时间內远比设计负载低，阁1示出某建筑物的实测热负载率变化的情况，由图1可见，与决定水泵流量和压力的最大设计负载（负载率为100%）相比，一年中负载率在50%以下的小吋数约占全部运行吋间的50%以上。一般冷冻水设计温差为5〜7°C,冷却水的设计温差为4〜5°C，在系统流量固定的情况下，全年决大部分运行时间温差仅为1.0〜3.CTC,既在低温差、大流量情况下工作，从而增加了管路系统的能量损失，浪费了水泵运行的输送能量。根据统计分析，一般空调水泵的耗

4、电:W:约占总空调系统耗电量的20〜30%，故节约低负载时水系统的输送能量，具有很重要的意义，因此，随热负载而改变水量的变流量空调水系统显示了其巨大的优越性，而得到越来越广泛的应用。采用变频器调节泵的转速可以方便地调节水的流量，其节能率通常都在40%以上。曰变化图示图1热负载变化率曲线图2.风机、泵类负载调速节能原理风机是用来传送气体的机械设备，泵是用来传送液体的机械设备，风机与泵都是把电动机的轴功率转变为机械能的一种机械，它们的启动力矩都较小，负载轻，具有很大节能潜力;二者的结构和工作原理基本相似。下而以泵

5、类为例对芄工作原理及芄运行过程进行分析：(1)泵类的特性和参数纯粹用于抽水的功率叫有效功率有效功率=(1000QH)/(75x60/0.736)=QH/6.11(kW)有效功率=1<1><(3^1式中，Q为流量(m3/min);H为总扬程(m);Kl=l/6.11.设在扬程內1m3的水的重量为1000kg,因此：泵的轴功率=(有效功率)/泵的效率(kW)泵的轴功率=KlXQXH/n式中，n为泵的效率电动机输出功率=(1.05〜1.2)x泵的轴功率(kW)电动机输出功率=1<2*1<1><(^]4/11，简化

6、为：P=K3XQXH/n式中，K3为系数(为常数)，K3=K1XK2。由于Q=K4XnH=K5Xn2式屮，K4、K5为系数(为常数)，n为电机转速所以，P=K3XK4XK5Xn3M，简化为:P=K6Xn3/n式(1)式巾，K6为系数(为常数)，K6=K3XK4XK5。由n=60Xf/p，得:n=K7Xf式中，K7为系数(为常数〉，K7=60/p,f为电源频率。所以，式(1)为：P=KXf3/n式⑵式中，K为系数(为常数)由式(2)可知假设n—定，电机的输出功率与频率f的3次方成正比关系：但是实际屮，泵的效率会

7、随着频率的降低而有所下降；不过总的来说，电机的输出功率还是会随着频率的降低而快速下降的。实际过程巾，我们通常在泵效率为0.6〜1.0的范围内调节频率的。例如：改造前，75kw的水泵每天运行12小时，消耗电能为：Q=PX12=75X12=900kw，即900度如果实际需要水量为总水量的75%,则改造后的消耗电能计算如下为：q，=P’X12=KX(f，3/ri，)X12=KX((0.75f)3/0.7n)X12=(KX(f3/n)X12)X0.753/0.7=QX0.753/0.7=542.4kw,即542.4度

8、省电••(900-542.4)/900=39.73%一.节能改造方案1.冷冻水系统1.1系统控制方式l.i.i对于变风量末端-…-采用冷冻水入n/山n温差控制法，对冷冻水流量进行调整，使冷冻水温差稳定在设定值（5°c）附近。1麵反馈

9、1.1.2对于变冷水流量末端——采川冷冻水入口/出LI压差控制法，对冷冻水流量进行调整，是冷冻水压差穂定在没定值（能够使冷冻水温差稳定在左右时的压差值）附近。其屮也可以