中央空调加变频改造

中央空调系统变频节能改造中央空调系统变频节能改造 一 概述一 概述 变频调速技术作为一种成熟的节能手段已在国民经济的各个领域得到了广泛 的应用 利用变频调速技术对空调系统进行节能改造 可以大幅度降低电力消 耗 减少庞大的电费支出 采用希望森兰科技股份有限公司生产的 SB200 系列 变频调速器对空调的循环水泵进行变频调速 调速后的节电率在 15 70 可 大大地降低了空调系统的运营成本 二 中央空调工作原理二 中央空调工作原理 2 1 中央空调工作简图中央空调工作简图 2 2 工作简述工作简述 中央空调启动后 冷冻单元工作 蒸发器吸收冷冻水回水中的热量 使之 温 度降低 同时 冷凝器释放热量使冷却水温度升高 降了温的冷冻水通过冷冻水泵送入冷冻水管道 在各个楼层或房间由室内 风 机加速进行热交换 带走房间内的热量使房间内的温度降低 后又流回冷冻水 端 送入空调主机蒸发器进水端 升了温的冷却水通过冷却泵压入冷却塔 由冷却塔风机加速将冷却水中的 热 量散发到大气中 使水温降低后 又流回冷却水端 冷冻机组工作一段时间后 达到设定温度 由温度传感器检测出来 并通 过中间继电器及接触器控制冷冻机停止工作 温度回升到一定值后又控制其运 行 三三 中央空调目前存在的问题 中央空调目前存在的问题 中央空调系统含冷冻泵 根据季节变化人为决定水泵的运行台数 启动方 式大多为星 三角降压启动 工作时泵一直工频运转 不会因室温变化而降 速 能源浪费严重 水泵直接起动对设备的冲击大 电机轴承的磨损大 所以 设备维护工作量大 制冷风机一旦工作不会因室温变化而降速 能源浪费严重 四四 中央空调系统节能分析 中央空调系统节能分析 中央空调是大型商场 宾馆 超市 写字楼 工厂等许多用电场所里耗电 最大的单元 在总电费支出中 仅中央空调就占去了 60 左右 因此中央空调 节电就显得尤其重要 但节电不是再生能源 而是提高用电效率 节电一定要 有一个节电的空间存在 中央空调在设计和设备选型时通常是按照当地历史上 气温最高的天气来设计 且留有 15 20 的余量 也就是说即使是在天气最热 的季节 空调也是有余量的 个别特殊情况例外 这部分余量为设计余量 除此之外 一年当中需要开空调的几个月当中 温差也很大 如 5 月份开空调 与 8 月份开空调相比 5 月份就有更大的余量 蓝色部分为设计余量 红 色部分为季节变化产生的余量 这部分余量就是节电空间 单独就一天而言 气温也有高低 中午和晚上所需制冷量也是不一样的 红色部分为时差温度变 化产生的余量 也是一个可以节电的空间 任何一个系统如果没有节电的空间 再谈节电就没有意义 而中央空调正好存在以上分析的节电空间 所以说中央 空调节电有很大的空间是完全可能的 据权威部门调查分析 全国 90 以上的 中央空调基本是运行在 70 的负荷以下 考虑季节气温变化和时差变化因素节 电空间就更大 大部分中央空调的主机有自动加载和卸载的功能 且主机有螺 杆式 活塞式 离心式等多种机型 不全是平方转矩负载 对其进行节电改造 投资大 投资回收期长 一般不改动空调的主机 因此 中央空调的改造主要 把目光集中在了循环系统上 如果对循环系统进行节电改造 使主机也能间接 节电 将是一个很好的节能方案 事实证明 通过对冷冻泵与冷却泵的合理化 控制 不但循环系统本身可节能 30 60 而且可以促进主机间接节能 5 10 中央空调系统中的循环系统 冷却泵与冷冻泵除个别小型机型外 大 部分为多泵 随着天气变化而启动不同数量的泵 即 气温高时多开泵 气温 低时少开泵 表面上看已经采取了节能手段 但是有些情况是没有办法解决的 例如开一台泵不够开两台泵浪费的问题 开 0 7 台泵就能满足的情况 但只能 开一台泵而造成浪费 中央空调节能系统就是以冷冻水与冷却水的进出水温度 为控制依据 对冷冻泵 冷却泵及送风系统的风机进行变频控制 使中央空调 系统始终运行在最佳的状态 从而达到节电的目的 我们知道 离心式水泵及 风机流量压力与轴功率之间存在以下关系 流量与转速的一次方成正比 压力 扬程 与转速的二次方成正比 轴功率与转速的三次方成正比 当降低水泵 风机的转速时 流量也同比例下降 但功率却以转速的立方迅速下降 它们之 间的关系如下表所示 频率 Hz 5045403530252015 转速 10090807060504030 压力 1008164493625169 扬程 1008164493625169 流量 10090807060504030 功率 10072 951 234 321 612 56 42 7 节电率 027 148 865 778 487 593 697 3 根据以上规律 可以得出对水泵进行节电改造 可以使系统在经济合理的 状态下运行达到节能的目的 冷冻水冷却水系统是按最大冷负荷进行设计的 但实际宾馆的冷负荷不仅 在不同的季节是变化很大的 而且在同一季节不同的天气 晴天和阴雨天 也 是变化的 而且在同一天的早中晚各个不同的时刻也都是在变化之中 未采用 变频以前只能通过阀门来进行调节 尽管能减少部分负荷但仍造成了很大的电 能浪费 采用变频后可以根据冷负荷的变化来调整电机转速和流量 电机的转 速发生变化后 所消耗的电能大大减少 节电率 1 f 50 3 f 为运行频率 尽管调节阀门后也能节省部分能量 但通过变频调节后能大幅度的节省电 能 这正是变频器在中国乃至世界大量采用变频节能技术的原因所在 采用变频后变频器运行频率为 40Hz 其节电率约 50 按保守估计节电 率为 35 五五 实施方案 实施方案 对循环水泵电机 对循环水泵电机 45KW 进行变频器改造 进行变频器改造 1 不改变原来的配电系统 不增加原来配电系统的容量 2 2 不改变原来的环控系统 3 变频节能控制系统采用独立的温度传感系统与原空调系统的温度传感 不发生关系 4 将冷冻水泵的输入电源线断开后串入变频控制系统 冷冻水泵控制的 温度取样点为冷水机组蒸发器的入水和出水温度 在集水管上装温度 传感器 5 将冷却水泵的输入电源线断开后串入变频控制系统 冷却水泵控制的 温度取样点为冷水机组冷凝器的入水和出水温度 在集水管上装温度 传感器 6 有变频和工频切换功能 7 控制系统根据温度变化 自动改变物质循环泵的运行速度 循环水泵变频器控制原理框图 六 六 45KW 循环水泵控制说明循环水泵控制说明 变频器选用森兰牌 SB200 45T4 变频器 功率 45KW 循环水泵采用变频器与温差控制器配合使用 温差控制器 检测空调系统的出水与回水温度 并设定进出水温度差值 将温 差转换为变化的电量 变 频 器 根据温差控制器送出的变化电量实时调速水泵的运转速度 以达 到节约电能的目的 工频回路 当变频器检修时水泵可以转换至工频状态运行 不影响整套空调系 统的正常运行 七 投资与成本回收七 投资与成本回收 循环水泵变频控制投资 节约电能节约电能 节电量估算表 频率 Hz 5045403530252015 转速 10090807060504030 压力 1008164493625169 扬程 1008164493625169 流量 10090807060504030 序号变频器控制柜功率数量 套单价 元 1SB 200 4545KW 3 合计 功率 10072 951 234 321 612 56 42 7 节电率 027 148 865 778 487 593 697 3 45KW45KW 循环水泵按照平均节约电能循环水泵按照平均节约电能 15 15 计算 平均每天用计算 平均每天用 1010 小时 年平均使小时 年平均使 用率用率 9 9 个月个月 节约电能 节约电能 P1P1 KW KW P1 45 kw 15 10 小时 270 天 3 台 54675 kw 45KW45KW 循环水泵按照平均节约电能循环水泵按照平均节约电能 20 20 计算 平均每天用计算 平均每天用 1010 小时 年平均使小时 年平均使 用率用率 9 9 个月个月 节约电能 节约电能 P1P1 KW KW P1 45 kw 20 10 小时 270 天 3 台 72900 kw 按上述节电率估算约按上述节电率估算约 能回收投资成本 能回收投资成本 八 总结八 总结 变频改造后的系统不改变原来现有系统 与原来现有系统兼容并能方 便的实现切换 这是一个综合的空调水泵综合节能控制系统 通过对系统各部 分进行优化控制 达到整个系统综合节能的目的 可方便的设定温度 系统自 动测量目前的温度与设定温度进行比较运算 采用模糊控制技术自动调节水泵 的转速 对温度进行