摘要:本文介绍系统中的冷却水系统、冷冻水系统在满足供冷质量的情况下{zj0}的节能方法、原理及实现。 关键词:节能变频冷却泵冷冻泵 1 引言 能源的利用情况标志着一个国家科技进步的水平。在我国大力推广节能产品,禁止使用耗能过大的设备,提高能源的利用率,以缩短与世界先进国家的差距, 为中国的现代建设提供能源的保证。在使用中,它的耗能量是很大的,约占整个供电部门供电量的4o% 左右。例如一家建筑面积为8万多平方米综合性的大型医院,有门诊大楼1栋,住院大楼2栋,系统有800kW冷却主机3台,冷冻水泵机组有93kW 电机4台,冷却水泵机组有93kW电机4台,通过对冷冻水泵机组和冷却水泵机组的变频节能的改造使用11个月,节约电费41.5万元,为中央空调的节能, 创造了有益的经验。现将其系统组成、设计、实现方法作一介绍。 2 中央空调变频节能的原理系统组成 进行变频节能系统,需要硬件及软件技术的组合,利用矢量控制手段将动态过程相应补偿,恒转矩调压、瞬流干扰负向抑制技术综合使用。变频调速技术产生的新产品,通过同步跟踪,调压、调相、调节频率、瞬流抑制于一体,具有: (1)恒转矩的条件下调节控制电压,限制电流,使电机负载处于最适当、最小、最省电力的电压和电流运行状态; 正是由于这些优势,使变频节能有实施的理论依据和进行控制的可行性。其主要应考虑的因素有: 1)在设计时为保证在天气温度{zg}的情况下能满足要求,所以按{zd0}的负荷设计并有15% 左右的富裕量,而平时使用时并不能达到满负荷,所以存在较大的裕度,其中主机常常可以根据负载变化自动加载,卸载,而水泵的流量却不能随主机匹配调节,存在很大浪费; 3 变频系统设计的依据 在我国的南方特别是深圳地区周围,每年开的时间大约1o个月左右。这样一年之中,系统中的冷却泵机组和冷冻水泵机组都在固定的大流量下工作。另外由于季节、昼夜和用户负荷的变化,实际上空调负载在绝大部分时间内比设计负载低很多. 可由建筑物的实测得到热负载变化率的情况。这样,就可以决定水泵流量和压力的{zd0}(100%)设计负载,这样相比, 一年中负载率在50%以下的时间占全部运行时间的50%以上,一般冷冻水设计温差为5~7℃,冷却水的设计温差为4~6℃,在系统流量固定的情况下,全年 绝大部分运行时间温差仅为1~3℃,即在温差低、流量大的情况下工作,增加了管路系统的能量损失,浪费了水泵运行的输送能量。一般空调水泵的耗电量占 系统耗电的20~30%。因此,节约水泵在低负载时系统供水输出能量具有很重要的意义,所以随负荷而改变水流量的水泵系统就显示出巨大的优越性,而得 到越来越广泛的重视及应用。采用变频器调节泵的转速可以很方便地调节水的流量其节能率通常可达35%~50%左右。例如水泵的运行特性如下: 1)水泵的流量与转速的一次方成正比:Q=N; 它们之间的关系如表1所示。
4 变频系统的设计 变频系统只涉及冷冻水机组和冷却水机组的变频调节控制。 4.1 冷冻水系统 它的水温取决于蒸发器的设定值,回水温度取决于蒸发器接收的热量,冷冻水出的温度与冷冻水的回水温度设计{zd0}温 差为5"C(出水为8"C,回水为13"C)。现采用在蒸发器的出水管和回水管上装有检测温度的变送器。再与PID温度调节器、PLC和变频器组成闭环控 制系统,通过冷冻水的温差来控制,使冷冻水泵机组的转速相应于热负载的变化而变化,当{dy}台电机已达到工频时,还达不到要求时就可起动第二台电机,工频运 行,然后调控{dy}台电机。这样不断调整控制,使其达到{zj0}的效果。 4.2 冷却水系统 降低水的温度取决于冷却塔的工作状态,我们只需控制高温冷却水的温度(冷凝器出水口)即可控制温差。现采用温度变送 器,PID调节器,PLC变频器组成的闭环控制系统,冷凝器出水温度控制在T2,(例如38"C),使冷却水泵的转速相应于热负载的变化而变化。同样,当 {dy}台电机已达到工频时,还达不到要求时,就可起动第二台电机实行工频运行,然后调控{dy}台电机,使之达{zj0}的状态。 5 系统的特点及效果 变频节能系统由于采用闭环控制,电机按需要设定温度,使设备容量随时间季节变化,热负荷通过转速调节能在满足要求的前提 下{zd0}限度的节能,并减少对电网的冲击。由于本系统加入了各种保护措施,使安全可靠性大大提高。本系统进行变频节能改造后,一直稳定连续运行,累计运行了 l1个月,其数据如表2。
以电机容量90 kW 为例,计算其变频节能效益。 (1)冷冻水泵变频节能效益 (2)冷却水泵变频节能效益 两项节约费用共计415.511元。由此可见,采用此系统为用户节约了成本,提高了效益,取得较好的社会收益。 6 结论 本文分析了所设计的节能系统的原理,设计方法和经济效益。由于此系统节能效果显著,不少酒店大厦中央空调的物业管理部门都十分xx,并不断的加入节能的改造行列,所以前景十分好。因此会产生较大的影响,为节能做出贡献。
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