变频器在空调系统中的节能应用.pdf

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1、文章编号i1009—944l(2010)10-0029—02变频器在空调系统中的节能应用口口赵晋龙(山西日报社，山西太原030012)摘要：结合工程实例，论述了变频器在空调系统中的应用。关键词：变频器；空调系统；PLC中图分类号：TU831．3文献标识码：B引言山西日报报业集团新闻采编大楼建成于1997年，是集编采、资料查询、会议等多功能一体的现代化、智能化办公建筑。受建设当时设计及投资等原因所限，其中央空调系统的夏季冷水和冬季热水循环系统为共用4台45kW离心式循环水泵，规格型号为ISl50—125—400，Q=200

2、m3／h，h=50m，N=45kW。改造前运行方式为二用二备。夏季致冷较冬季采暖的负荷高20％左右，且夏季空调运行是按最大冷负荷增加一定余量选用冷水泵的，而在实际最大负荷下运行只有天气最热的十几天时间，绝大部分时间的冷负荷都在70％以下。中央空调系统的冷冻机组的负荷能随气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷(热)水泵不能自动调节负载，长期在全工频50Hz负载下运行，造成能量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。改造前的中央空调系统致冷与采暖原理图见图1和图2。图I改造前的致冷原理图1节能理论在中央空调系

3、统设计时，冷(热)水泵的容量是根据建筑物的最大设计热(冷)负荷选定的，且留有一定的设计余量，由于四季气候及昼夜温差变化，中汽图2改造前的采暖原理图央空调工作时的热(冷)负荷总是不断变化的，图3和图4为大厦的平均负荷年变化及日变化曲线。星t00簪控75g《5025圈3平均负荷年变化曲线堡100篓75囊502524681012141618202224图4平均负荷日变化曲线如图3和图4所示，中央空调一年中负荷率在50％以下的时间超过了全部运行时间的50％，通常冷水管路的设计温差为5—6℃，而实际应用表明大部分时间冷水管路的温差

4、仅为2-4℃，这说明冷冻水流量低于设计流量，这样就形成了中央空调低温差、低负荷、大工作流量的工况。在没有进行节能改造前，工频供电下的冷(热)水泵全工频运行，管道中的供水流量只能通过阀门或回流方式调节，这必然会产生大量的节流及回流损失，同时增加了电机的负荷，白白消耗了许多电能。中央空调系统冷(热)水泵的耗电量，在夏季致冷期间，占中央窄调系统总耗电量的40％左右，在建材技术与应用10／2010·29·冬季采暖期间占中央空调系统的70％左右，故对其进行改造有很明显的节能效果。2变频调节的节能原理因为风机、水泵类负载属于平方转矩

5、负载，即转矩r与转速，l的平方成正比，即：T=Kn2(1)电机功率：W=Tn，即：形=Kn3(2)转速为：n=60f(1一S)／P(3)如果电机频率由50Hz下降至30Hz时，则电机转速将为额定转速的60％，根据(2)式，电机的实际功率仅为额定功率的21．6％。3节能改造方案(1)冷(热)水值循环系统的回水与出水温差，反映了整个系统需要进行的热交换量，因此，根据回水与出水的温度差来控制循环水的流量，从而控制热交换的速度是首选的节能控制方案。图5为节能改造PLC控制框图。

6、Il鼯溅驷魔珊图5节能改造PLC控制框图(2)在分

7、水缸和积水缸上安装温度传感器，分别对冷(热)水循环管网的进、回水温度进行检测，PLC控制器通过温度模块及温度传感器将回水温度和出水温度读入并计算出温差值，通过PLC内置的PID运算，输出频率响应指令后自动调节水泵的转速，温差大，说明室内温度高，系统负荷大，应提高冷(热)水泵的转速，加快流速、加大流量、加快热交换的速度，反之，温差小，则说明室内温度低、系统负荷小，可以降低冷(热)水泵转速，减缓流速、减小流量，最终实现对室内温度的控制，同时PLC通过模块将采集来的温度转化为数字信号，传给电控柜上4系统软、硬件的设计思路(1)

8、全盘考虑，在设计上考虑二次扩展功能。(2)水泵切换时安全可靠。(3)对各泵可以任意组合启动运行。(4)手动时，利用原有的自耦降压启动控制柜。(5)自动启动时，变频为循环软启动。(6)采用人机界面一一触摸屏，既可以观察水泵的运行状态，又可以了解管网的温度。(7)元件选择：①变频器：深圳汇川公司MD320，该产品具有较高的性价比；②PLC：13本三菱FX2N一32MR；③触摸屏：中国台湾Evicw；④模拟量、数字量模块：美国德州仪器公司LM5806、AT416；⑤温度传感器：四川仪表厂SBVZ；⑥其他电气元件：国内知名品牌。

9、5改造完成后的节能效果测试系统改造完成后，对新系统的节能效果进行了测试，测试时间为1个月。在这1个月中，冷(热)水泵循环系统用电为44760kW·h，未改造前，2台45kW的循环泵运行1个月耗电为64800kW·h，节能率为3l％，按现行电价0．7形(kW·h)测算，每月可节约电费支出1．4万元。该系统节能改造共耗资