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變頻器在中央空調(diào)循環(huán)水泵中的應(yīng)用

一 前言
  隨著經(jīng)濟的發(fā)展,人們生活水平的提高,大家對自己的工作,生活環(huán)境也越來越重視,現(xiàn)在興建的高檔商住樓,賓館,大型商場在基建時都是采用了中央空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在設(shè)計時是按照最熱天氣,最大負荷來設(shè)計,通常還留有10-15%的設(shè)計余量。該系統(tǒng)在整幢建筑里可以說是耗電大戶,電能耗費一般在50%-60%,所占比重很大。但在實際工作過程中,大部分時間該系統(tǒng)都不是需要滿負荷工作,有著較大的富??臻g,因此有必要對舊有系統(tǒng)進行節(jié)能降耗改造。
  
  二 變頻改造的方式和方案
  要改造該系統(tǒng)首先要了解該系統(tǒng):
  通常中央空調(diào)系統(tǒng)分為冷凍壓縮機(主機)和水循環(huán)系統(tǒng)。水循環(huán)系統(tǒng)又分為冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)。 在舊的中央空調(diào)系統(tǒng)中,冷凍壓縮機可以根據(jù)負載變化隨之加栽和卸栽,但冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負載的變化任意調(diào)節(jié),這樣當(dāng)負荷不是很大時,就存在很大的浪費,節(jié)能潛力較大。
  
  改造的節(jié)能原理
  原系統(tǒng)水循環(huán)的流量和壓差是通過調(diào)節(jié)閥門開度和旁通調(diào)節(jié)完成的。這不可避免的存在較大截流損失和大流量,高壓力,低溫差現(xiàn)象,既浪費大量電能,又導(dǎo)致中央空調(diào)末端達不到理想的制冷效果。要解決該問題最好方案就是使水泵隨負載的變化自動調(diào)節(jié)水流量而不是靠改變閥門的開度。(附系統(tǒng)原理圖)
  
        
  

  從上圖中我們可以清楚的看出冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和冷凍水循環(huán)系統(tǒng),其中冷卻水循環(huán)系統(tǒng)是用來冷卻冷凍機組的,該系統(tǒng)包括以下結(jié)構(gòu): 冷凍壓縮機組,冷卻泵,冷卻水管道,冷卻塔。冷卻水將壓縮機組工作時產(chǎn)生的熱量帶走通過冷卻水泵加壓通過管道帶到冷卻塔,在冷卻塔的冷風(fēng)的作用下降溫冷卻再流入壓縮機組,這樣可以保證壓縮機組在正常的溫度下工作。
  
  冷凍水系統(tǒng): 冷凍壓縮機組。冷凍泵,冷凍水管路,冷凍水流出壓縮機組后經(jīng)冷凍泵加壓后進入冷凍水管路進入房間進行熱交換,帶走熱量,降低房間溫度。
  
  冷卻風(fēng)機:
  房間內(nèi)冷卻風(fēng)機:安裝于房間內(nèi),將經(jīng)冷卻降溫的冷空氣吹進室內(nèi),加大室內(nèi)的熱交換
  室外冷卻塔風(fēng)機:降低冷卻塔中的水溫,加速將“回水”帶回的熱量散發(fā)到大氣中去。
  從以上可以看出,中央空調(diào)系統(tǒng)的工作過程就是一個循環(huán)的熱交換過程,2條水循環(huán)系統(tǒng)便成為這個過程傳遞者。因此實現(xiàn)對水循環(huán)系統(tǒng)的控制便成為重中之重。
  
  原系統(tǒng)的溫度控制方式:采用熱電阻的方式: 圖中Rt1,Rt2,Rt3 為3處感溫部位
  冷凍壓縮機組
  冷卻水循環(huán)系統(tǒng)
  冷凍水循環(huán)系統(tǒng)
  冷風(fēng)機拖動系統(tǒng)
  
  原系統(tǒng)該部分均不能實現(xiàn)調(diào)速,能耗大,實現(xiàn)溫度精確控制困難。
  
  變頻調(diào)速的原理分析
  該系統(tǒng)的熱交換由兩個水循環(huán)系統(tǒng)來完成。水循環(huán)系統(tǒng)的回水與進(出)水溫度之差,反映了需要進行熱交換的熱量。根據(jù)回水與進水(出)水溫度差來控制循環(huán)水的流速從而控制熱交換的速度,應(yīng)該是合理的控制方法。
  (1)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制――通過回水溫度實現(xiàn)變頻控制
  由于冷凍水的回水溫度是冷凍機組“冷凍”的結(jié)果,是比較穩(wěn)定的,我們根據(jù)回水溫度的高低可以判斷出房間內(nèi)的溫度??梢愿鶕?jù)回水溫度實現(xiàn)變頻控制:回水溫度高,說明房間溫度高,應(yīng)該提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速,加快冷凍水的循環(huán)速度;反之,回水溫度低,說明房間溫度低,可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速,減緩冷凍水的循環(huán)速度,達到節(jié)約能源的目的。
  
 ?。?)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制――通過檢測進水和回水的溫差實現(xiàn)變頻控制。
  冷卻塔的水溫是隨環(huán)境溫度變化而變化的,因此單側(cè)水溫度不能準(zhǔn)確地反映冷凍機組內(nèi)產(chǎn)生熱量的多少。對于冷卻泵,以進水和回水間的溫差作為控制依據(jù),實現(xiàn)恒溫差控制是可行的。溫差大,說明冷凍機組產(chǎn)生的熱量大,應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速,增大冷卻水的循環(huán)速度;溫差小,說明冷凍機組產(chǎn)生的熱量小,可以降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速,減緩冷卻水的循環(huán)速度,以實現(xiàn)節(jié)能的目的
  
  變頻調(diào)速的實際控制模式
  1針對室內(nèi)冷卻風(fēng)機:可以采用惠豐公司HFK系列空調(diào)專用變頻器,溫感探頭可以準(zhǔn)確感測房間內(nèi)的溫度(0-50度),采用PID控制模式,實現(xiàn)對房間溫度的精確控制。
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  2針對循環(huán)水泵:可以采用恒溫差控制模式,采用PID調(diào)節(jié),如果有多臺水泵,可以采取類似恒壓供水一拖多模式,采用內(nèi)置PI調(diào)節(jié)模式或采用外用PID調(diào)節(jié)器,感溫元件可以外購。

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