中央空调节能途径论文.doc

中央空调节能途径论文推荐阅读：变流量空调系统的运用需要根据实际情况进行设定，考虑到季节等环境因素才能实现节能效果，获得更大的经济利益。本文主要分析了变流量空调系统的和实现方法：将变频技术和智能控制中央空调的控制。使用变频器控制泵的摘要：社会经济的发展使得能源成为国民经济的关键要素，构架社会主义节能型环境，实现社会经济的可持续增收，这些都成为了构建和谐社会的有效途径，但中央空调是作为社会建筑中最为重要的能耗运行系统需要消耗大量的社会能源。本文对中央空调系统出现的问题做出研究，分析了中央空调系统的相关节能措施。关键词：中央空调节能措施引言当前社会调查显示了我国能源的使用情况，当前建筑行业的能源消耗占到了总能源消耗的30%，而在中央空调的建筑物中其能源消耗占到了70%，随着时间的推移这些数字还是在增长的。根据这些数据能够看出，优化中央空调内部的能源系统能够在降低能源使用及创造经济效益和社会效益中发挥出重要的作用。一、中央空调系统出现的不足1.1空调负荷条件的不均匀性中央空调设计过程中需要确保大气温度最高的环境中能够达到使用要求，这需要根据最大负荷设计且含有15%左右的富裕量，且保证平时的使用低于正常需要的满负荷，当出现较大的裕度时应该将制冷主机安装负载变化自动加载、卸载，但是水泵的流量无法达到冷主机的调整需要，这就会造成较大的能量浪费；与此同时，每个时期的气象条件会根据时间的变化出现差异。1.2电机起停频繁电机起停次数过多时，这就将给设备的使用寿命造成不利影响。通常将起动电流控制在额定值的5倍，当电机收到了很大的电流冲击会出现不断的起停，这就造成了电机、电网出现不同的损坏。1.3冷却水系统的缺乏冷却水泵电机的容量需要根据最大换热量来进行计算，然后参照相应的安全系数进行判断。一般条件下，随着季节和昼夜气温变动与缺少开机数目，使得实际换热量要比设计值多。这时当电机容量远超出实际负荷时就造成了大马拉小车的现象。1.4冷冻水系统的不足把经制冷机降温的冷冻水经过输送管道送至中央空调的各出风口处的风机盘管组件里是冷冻水泵的作用，在环境中发挥降温效果。而冷冻水的流量与冷冻水泵的转速关系为正比，若冷冻水泵转速增加将使得冷冻水的流量增加，提高了流速。这就造成了冷冻水流过风机盘管组件，但是尚未具备足够的时间将所携冷量全部放出便回到了制冷机，这时的冷冻水泵电机做的都是无用功，从而增加了不必要的能耗。当对冷冻水泵电机的转速有效调节时，就需要参照实际热负荷的大小对冷冻水的流量及流速进行调整，这是为了使得冷冻水在风机盘管组件中获取足够的时间将与热负荷大小相当的冷量充分放出，从而大大降低了冷冻水泵电机的功耗。尽管中央空调出现了缺陷之处足，但由于其某些功能方面的优越性常常是空调方案的首选，但在中央空调系统普遍运用时期也要对节能采取相应的措施。二、中央空调系统变流量的节能控制变频技术综合了交流电动机、电网电源两者的性能，设置了频率能够变动的装置，其输出频率的变化会伴着生产机械要求而调整。变频器俗称变频变压调速器VVVFI，主要讲工频电源(50Hz)转化为各种频率的交流电源，这样才能起到电机变速运行的作用。在中央空调水系统中，最主要的运行设备是水泵。水泵调速运行节电的理论之一是水泵学比例律。由水泵学比例律可知，对于同一台水泵，当以不同转速运行时，水泵的流量Q，扬程H，轴功率P与转速n有如下关系流量与转速成正比，扬转自:http:/www.Z程与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。由此可见，当降低转速时，功率的减少量远比流量的减少量大得多。因此，控制水泵的转速可以有效地控制水泵的消耗功率，这就是中央空调系统高效节能的基础。式中n为交流电机的转速；f为厂电网电源的频率(我国为50Hz)；p为极对数；s为转差率。将变频器的输出频率记为fh，代入公式得：由上式可知，在转差率变化不大时，交流电机的转速基本和fh成反比，所以改变电源频率可以改变电动机的转速。通过频率变化来改变电机转速与传统变速方法相比有以下优点：调速范围广；可实现无级平滑调速；能做到与直流调速不相上下的程度；启动为软启动，减小了启动电流对电网的冲击。在中央空调水系统设计时要对冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机的容量进行合理的设计，考虑到外界因素使得热交换量要低于设计值。改变投入运行水泵和风机台数是最初经常运用的方法，但这种方式的缺点在于难以实现跟踪负荷变化，不能按需供给冷(热)量。在使用变频调速系统时要参照末端负荷的变化情况来为水泵驱动电机的输入频率的调节发出作用，这样能使得水泵的转速得到协调，实现水泵调节供水流量的要求从而实现节能。中央空调设备不仅要选择效率高的空调设备，还要对控制方式找出最佳方案，这就需要借助于控制策略以及控制技术来实现，这样才能在建筑节能中发挥应有的意义。准确计算暖通空调系统的相关负荷量，然后参照系统的设备进行有效控制，如果按照了实际情况来进行复核变化将使得运行工况得到调整，获得更大的经济利益，促进了空调节能的进步，能够缓解能源紧张的趋势。对中央空调设备，除了选择效率高的空调设备外，需要人们不断研究出新的控制技术及使用方法。需要在传统的控制算法中得到最新的改进方案。用现在化控制技术代替传统的控制技术，对建筑节能具有重要的意义，而未来智能建筑的暖通空调系统也应当能充分体现智能建筑舒适、节能两大特点。公务员之家: 三、结语综上所述，变流量空调系统的运用需要根据实际情况进行设定，考虑到季节等环境因素才能实现节能效果，获得更大的经济利益。分析了变流量空调系统的和实现方法：将变频技术和智能控制中央空调的控制。使用变频器控制泵的利用频率变化改变电动机的转速来调节泵的流量，则既可以灵活地根据实际负荷的调整流量，方便的实现恒温控制，又可以节约大量能量。同样，对冷却塔的散热风由于季节、天气和时段的变化，并不是总需要风扇运行在工频对应的额定转速，可据实际情况通过变频器来调速，以达到良好的节能效果。参考文献：1梁春生，智勇等.中央空调变流量节能控制技术M.北京:电子工业出版社.2005.2唐军，莫珊，万良，梁春生，智勇.中央空调系统变流量节能技术及实现方法J.现代机械.2006.4.3何耀东.中央空调实用技术M.北京:冶金工业出版社.2006.4李彬等.温差控制方式在变流量水系统中的应用J.制冷空调与电力机械.2005.26:52-55.5戴雪涛.空调冷水变频调速水泵的控制与节能J.中国建设信息供热供冷.2006.2:36-37.6范仲海.中央空调水系统应用变频调节的节能实测与分析J.制冷.2005.24(2):58-63.7李国勇，谢克明，杨丽娟编.计算机仿真技术与CAD基于MATLAB的控制系统M.北京:电子工业出版社.2008.一、中央空调采用变频技术的重要性分析在中央空调系统中，各种类型和不同功能的风机水泵的容量是根据建筑物最大设计冷热负荷设计选定的，并留有一定的设计余量。由于四季的变化，阴晴雨雪及白天与黑夜时，外界温度不同，使得中央空调的冷热负荷在绝大部分时间时远比设计负荷低。也就是说，中央空调实际大部分时间运行在低负荷状态下。各种风机水泵一年四季在工频状态下全速运行，采用节流或回流挡板等方式来调节流量和风量，产生大量的节流或回流损失，因此造成了能量的较大浪费。随着科技的发展，变频器已广泛应用于各行各业，其较高的性价比和成熟的技术，在中央空调的各种风机水泵等电机拖动系统中接入变频系统，利用变频技术改变电机转速来调节流量和压力以及温度等参数的变化以取代阀门控制流量，将取得显著的节能效果 。二、变频控制节能原理（一）变频节能。由流体力学可知，P（功率）= Q（流量）H（压力），流量Q与转速 N 的一次方成正比，压力 H 与转速N 的平方成正比，功率 P 与转速 N 的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速 N 可成比例的下降，而此时轴输出功率 P 成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，（运行频率为40HZ，额定频率为50HZ）其耗电量为28.16KW，省电48.8，当转速下降到原转速的1 / 2 时，其耗电量为6.875KW，省电87.5。（二）功率因数补偿节能。无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式 P=S COS，Q = SSIN，其中 S视在功率，P有功功率，Q无功功率，COS功率因数，COS越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.60.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COS1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。（三）软启动节能。由于电机为直接启动或 Y/D 启动，启动电流等于47倍的额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备维护费用。综上所述，对风机、水泵电机进行变频改造，是提高系统自动化程度和节能的最好途径。三、中央空调水系统变频节能控制应用原理（一）冷冻水泵变频控制：中央空调冷冻水泵的额定流量是根据空调满负荷工作设计的（且留有裕量），空调主机大部分时间没有达到满负荷，这时就可以通过变频器调速器来调节冷媒水泵的转速，降低冷冻水泵的循环流量，提高供回水温差，从而达到节能目的。水泵的节能是在维持主机高效率的条件下进行的，中央空调冷冻出水温度与冷冻的回水温度设计温差为5 （出水7，回水12），采用在冷冻水的回水管路上安装温度传感器、PID智能温控器和变频器组成闭环控制系统，通过冷冻水的回水温度与设定值（12） 的差值，即控制可使冷冻水泵的转速相应于负载的变化而变化。同时变频器设有下限值，下限的设置考虑了主机及最不利的末端仍能有效的工作。据测试，在低负荷运行时适当降低流量，如70%流量时，水泵输入功率约只需工频运行功率的40%，即节电60%。（二）冷却水泵变频控制：中央空调的冷却水泵控制原理与冷冻水泵相类同，当空调负荷低或冷却水散热效果好时，也可以通过变频调速器来调节冷却水泵的转速，降低冷却水的循环流量，提高供回水温差，从而达到节能目的。由于冷却水温度取决于环境温度和冷却塔的散热效果，只需控制冷却出水的温度，即提高制温差。采用在出水管上安装温度传感器，PID智能温控器和变频器组成闭环控制系统，冷却水出水温度控制在35。与冷冻泵一样变频器设有下限值，保证主机仍能正常的工作，而且整个系统处于最佳的节能状态下。据测试，在低负荷运行时适当降低流量，如70%流量时，水泵输入功率约只需工频运行功率的40%，即节电60%。（三）冷却塔风机变频控制：风机功率一般都较小，节电不如水泵明显。但风机采取变频控制有助于冷却水恒温。冷却塔风扇低转速运行还能大幅度减少漂水，节省水源、延缓水质劣化、减小水雾及风机噪音对周围的影响。四、变频调速实施案例现以一实际较为简单的工程案例简述中央空调变频节能控制系统的实施方案。该工程空调制冷站系统组成：冷水机组一台，冷冻水泵二台 （一用一备），冷冻水泵二台（一用一备），冷却水塔一座。该控制变频控制系统，结构简单，功能齐全，节能控制效果显著，操作简易，自动变频调节，无需专人值守。（一）主线路结构及配置：冷冻水泵与冷却水泵控制相互独立且相同。设有变频回路与工频回路，主电源分别接到变频回路与工频回路开关上端，工频采用直接启动，其接触器与变频回路输出接触器（上端接变频器输出端） 并联输出至水泵电机，两套接触器为机械互锁型，通过转换开关实现变频和工频转换（电路上必须互锁），以便变频系统发现故障时，自动或手动转入工频运行，确保空调持续运行。变频与工频切换接触器设两套，通过转换开关，实现两台泵的切换和手动轮换运行。主要设备：变频器、空气开关