中央空调系统节能.ppt

1,-,南区节电科技开发有限公司,中央空调系统节能 及SPC变频调速节能装置,2,-,一，中央空调节能简介,随着城市现代化的快速发展和人们生活水平的不断提高，中央空调正越来越广泛的得到应用。从早先的宾馆，大型场馆，到现在分布密集的商场、办公场所等。 中央空调是高耗能产品。它在为人们提供舒适生活环境的同时，也在大量的消耗宝贵能源。一个随处可见的几万平米的建筑，空调主机及辅助 设备一个制冷季节的耗电量，即可达到数百万度电。,3,-,1，中央空调系统的典型运行过程,中央空调系统运行的过程实质上是热量转移的过程。 中央空调制冷时，典型的热量转移过程如下：,空调室内热空气经风机盘管中的冷水吸收，热量被转移到冷水中； 制冷机耗能做功，把冷水中的热量转移到冷却水中； 冷却水的热量经冷却塔喷淋、气化被转移到环境大气中。 空调在营造舒适小环境的同时，消耗大量能源和淡水，向大气排放的热量和CO2气体污染了环境。,4,-,2，中央空调系统节能的内在因素,传统的建筑中央空调系统设计以极端气象条件和最大负荷 需求为依据，再加上一定的安全裕量，选择冷热源和水系统容量；水泵按上述设定的流量和最不利支路的压力损失确定其功率。 由于气象环境和负荷需求的时变特点，中央空调的实际工况与设计工况相差甚远。我国多数宾馆的中央空调，全年中有70%以上的时间，都是在设计负荷的50%左右或以下的部分负荷工况下运行的；其他建筑内的中央空调的状况与之相似。 大多数空调主机已具有根据负荷变化自动调节能量的功能，但水系统仍为定流量系统。水泵、风机一启动，始终满负荷运行，形成大流量、小温差的高耗能工况；水输送系数低，水泵耗能产生的附加冷负荷还加重了主机的负荷。,5,-,3，中央空调节能的几个主要方面,，空调主机节能 设计：提高空调主机的能效比-选用高能效比主机 螺杆式主机EER4.15.2，离心式主机EER4.45.8 风冷热泵： EER34。 发展：改变设计；改变制造工艺；压缩 机变频压缩；控 制系统提高自动化控制能力等。 ，空调辅机节能（对压缩式主机约占整个能耗30左右） 冷冻水泵、冷却水泵、风机节能变频调速控制 ，空调系统管理节能 调节设备投入按季节和时段变化；按高能效点运行，提高主机效率。 加强管理，减少能量损失保温、关闭不用场所； 加强维护，提高效率等及时清洗，提高传热效率。,6,-,4，对中央空调系统节能产品的最基本要求, 节能运行不应影响空调服务质量； 节能运行必须保障主机安全高效运行； 空调实际运行工况下，冷冻水泵、冷却水泵运 行受最小流量和堵转频率限制，因此存在最低 工作频率设置； 需能优化工况运行，提高空调主机的节能率； 需长期可靠运行； 初投资的费用少，节能费用尽量高，投资回收 期尽可能短。,7,-,5，中央空调变流量节能方法,中央空调系统节能的技术原理是将水系统定流量运行，改变为变流量运行，使空调负荷自动跟踪并满足用户的需要。 目前常用的节能方法： 台数控制变流量：控制设备投入台数，步进式运行，设备频繁启/停，影响设备寿命。节能不能获得最佳； 变频调速变流量：实现设备连续无极调速，节能效率高。有利于改善工作环境，有利于设备长期安全运行。 国家发改委节能中长期专项规划十大重点节能工程实施意见：推广电机变频调速技术，逐步淘汰阀板、阀门等节流调节方式；推广软启动装置、无功补偿装置、计算机自动控制系统等，实现电机系统经济运行。(电机效率提高2个百分点，全国形成年节电能力200亿kWh。),8,-,6，中央空调系统变流量节能运行, 温度传感器实时检测冷水供回水温度和冷却水进出水温度，控制器按内建算法输出各变频器的工作频率， 变频器控制各水泵和风机调速运行，水泵和风机变流量运行使各设置温度与实际温度之差达到或接近设定值； 水泵和风机消耗功率与转速（工作频率）的三次方成正比，频率45Hz工作时，理论上节电率可达27.1%，频率30Hz工作时节电率可达78.4%。 冷却塔风机变频运行，除大幅度减少电能 消耗，还大量减少水资源 蒸发.。 变频调速的优势：高效节能，自动化程度高，软启动软停机，机械磨损和机械噪声大幅度减小。,9,-,二，中央空调四代节能产品分析,1，四代技术及产品对比简介 第一代技术 ： 基于“可编程逻辑控制器（PLC）+电器控制系统”设计的节能控制技术 技术应用： 直燃式中央空调变流量节能控制装置 压缩式中央空调变流量节能控制装置,10,-,第二代技术 ： 基于“工控机/PC模块+电器控制系统”设计的 节能控制技术 技术应用： 一体化（工控机/板卡）控制的节能装置 集中式（上位机/执行模块）控制的节能装置 分布式（上位机/智能下位机DDC）控制的节能 装置,11,-,第三代技术 ： 基于“中继控制器/PC模块”设计的节能控制技术 技术应用： 分布式（各子系统控制中心）节能装置,12,-,第四代技术 ： 基于“嵌入式芯片”设计的节能控制技术 技术应用： 通用变频调速智能控制节能工作站 适用于 各种类型的电机拖动系统,13,-,2，第一代技术及产品 第一代产品是基于“可编程逻辑控制器（PLC）+电器控制系统”设计的节能控制产品（详见下表） 这类产品最具有代表性的是某单位开发、已申请发明专利直燃机变流量节能控制系统和压缩式中央空调自适应变流量节能控制装置的中央空调节能控制装置。其中前一种发明专利和专有技术已有偿转让给另一公司生产 。,14,-,表2-1 第一代中央空调节能控制系统产品,15,-,16,-,17,-,3，第二代技术及产品 第二代产品是基于“工控机+PC模块”设计的节能控制产品（详见表2-2） 采用单片机进行设计，并尽量简化，降低成本，定位在该项目的低端市场，具有较强的竞争能力。 使用8位CPU自行研发专用模块。系统以工控机为中央控制器，内置系统运行软件，面对控制对象选用相应的模块，构成集中式中央空调节能控制系统。 中央空调分布式节能控制装置。这类产品是以工控机为中央控制器（上位机），以各控制机柜的CPU模块（DDC）为下位机，用优质通用的AO、AI、DO、DI等模块设计成中央空调分布式节能控制系统。,18,-,表2-2 第二代中央空调节能控制系统产品,19,-,20,-,21,-,22,-,23,-,4，第三代技术及产品 第三代产品是用“中继控制器/PC模块”设计的节能控制产品（详见表2-3） 在中央空调分布式控制系统基础上，重新设计了中继控制器和下位机控制器，构成中央空调负荷动态跟踪智能控制系统。向国家知识产权局申请了发明专利中央空调负荷动态跟踪智能控制系统和中央空调节能控制系统中继装置。,24,-,25,-,26,-,5，第四代技术及产品,第四代产品是基于“嵌入式芯片设计”的节能控制产品（详见表2-4） 第四代产品采用变频调速技术、计算机系统集成技术和自动控制理论开发成设计简约的、使用方便的、具有开放性和通用能力的节能控制装置，适用于国内外各种交流电动机拖动系统的节能应用和智能控制。 本产品向国家知识产权局申请了无缝嵌入变频调速系统的智能控制装置等4项发明专利和 2项实用新型专利。,27,-,表2-4 第四代变频调速智能控制节能工作站产品,28,-,29,-,30,-,三，节电公司的中央空调水系统 SPC-6变频调速节能控制装置,整合当代计算机控制技术、智能控制技术、变频调速技术，对高耗能的中央空调水泵和风机系统实施变频调速节能改造，实现中央空调系统综合高效节能。产品具有自主知识产权，并获得五项发明专利。 SPC-6型变频调速节能控制装置，实现中央空调水泵、风机节能达6080；制冷主机节能达 5以上。,31,-,1，产品概述,SPC-6型变频调速节能控制装置是一台精心设计、制 造的调速、节能专用计算机。有模拟量输入口，用于连接 受控系统的温度、压力、流量传感器；有模拟量、数字量输 入输出口，用于连接受控系统的变频器；计算机内建多种智 能控制模型和智能控制算法，可同时运行4类交流电机拖动 系统，实现闭环变频调速节能控制。 本产品为冷冻水、冷热水、冷却水、冷却塔风机、热回 收和恒压供水、恒流液态物质输送等 电机拖动系统的变频 调速和 节能控制提供规范化的人机交互方式，方便操作使 用，适合于各类应用系统的节能控制，也适用于自来水厂、 工矿企业、油田等有调速需要的交流电机的变频调速和节能 控制。,32,-,2，产品特点,2.1 模糊智能控制 本产品无缝嵌入受控系统的动力回路，与动力回路的控制电路不交叉重叠，各自独立设置，从而保证了本产品的简约性和良好的电磁兼容性。 2.2 消除继电器逻辑控制 本产品充分应用软件技术替代传统节能控制中繁复的继电器逻辑控制，大幅度地降低了产品的硬件成本和制造成本，提高了产品的工作可靠性。 2.3 人性化的人机交互界面 本产品以一组键盘、一个显示屏替代了传统的多个控制按钮、控制开关和指示灯方式的操作界面，大幅度地降低了现场操作人员的劳动强度和操作失误。,33,-,3，产品适用范围 (1) 中央空调冷热水泵、冷却水泵、冷却塔风机变频调 速； (2) 恒压供水系统变流量供水； (3) 恒流系统供水和液态物质的定流量输送； (4) 空气压缩机的恒压控制系统； (5) 中央空调冷却水余热回收控制系统； (6) 其他需要变频调速的电机拖动系统。,34,-,4，控制系统组成型号和意义, SPCZK 智能中央控制系统（柜） 其中ZK 为中央控制系统 本系统包括两种组成： 由SPC6变频调速智能控制装置或其组合形成的智能控制装置。其结构精简，节能控制功能完整。在配置时，都与驱动控制组合成综合机柜。 由工业控制计算机和 SPC6变频调速智能控制装置或其组合形成的智能控制装置。本系统具备上位机和下位机联合控制的节能控制功能，并具备上位机的管理、监视控制、报警、保护等功能。 两种配置均能完成节能控制，可根据需要选择。,35,-, SPC LRSxx 冷热水泵驱动控制柜 其中： LRS 表示冷热水泵驱动 xx 表示适应驱动功率 SPC LQSxx 冷却水泵驱动控制柜 其中： LQS 表示冷却水泵驱动 xx 表示适应驱动功率 SPC LQTxx 冷却塔风机驱动控制柜 其中： LQT 表示冷却塔风机驱动 xx 表示适应驱动功率,36,-,应用举例 5.1 中央空调水系统典型应用系统（图3）,-,37,图3 典型中央空调水系统原理图 其中：CH1、CH2空调制冷主机； P1、P2 冷冻（热）水泵；P3、P4冷却水泵； B1、B2 冷却塔风机； T1、T2 、T3、T4 冷冻（热）水、冷却水温度传感器； VF1、VF2 、VF3、VF4 冷冻（热）水泵、冷却水泵控制变频器；,38,-,设备配置 SPC-6变频调速节能控制装置 1台； 100PT温度传感器 4只（T1，T2，T3，T4）； 冷热水泵变频器 2台（VF1，VF2）； 冷却水泵变频器 2台（VF3，VF4）； 冷却塔风机变频器 2台（VF5，VF6）。,39,-,5.2 恒压供水应用（图4）,旁通阀,补水,40,-,如图4所示，卫生热水循环泵P1为用户提供卫生热水，当用户不使用热水或很少用户使用热水时，P1泵输出的热水压力升高，多余的热水就通过压力旁通阀流回卫生热水箱。使用恒压供水系统后，即可按用户需求供水，并实现水泵电机最佳节能。 设备配置 SPC-6变频调速节能控制装置 1台； 压力传感器 1只（p1）； 卫生热水循环泵变频器 1台（VF1）；,41,-,附录：各种单位表示的输入功率、制冷热量换算： 1HP(英制马力)=745.7W (瓦) ； 1ps(公制马力)= 735.5W(瓦)；（马力单位俗称“匹”） 1cal(卡，卡路里)=4.1868J（焦，焦耳）； 1kcal=1x103cal （大卡，千卡）； 1W(瓦，瓦特)=1J/s （焦/秒）； 1kW=860kcal/h； 1kcal/h=1.163W； 1104kcal/h11.628kW; 1104kcal/h3.3USRT; 1BTu(英热单位) =1055J=25