變頻器在中央空調(diào)中主要用在風(fēng)機(jī)、冷卻塔等風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載上。制冷機(jī)組中吸收式機(jī)組由于其能量調(diào)節(jié)是控制溴化鋰溶液的循環(huán)量方式控制的,所以變頻器將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用,吸收式機(jī)組包括直燃機(jī)、蒸汽式、熱水式等,典型的客戶有遠(yuǎn)大、雙良等。
(1)系統(tǒng)工況:
中央空調(diào)系統(tǒng)一般主要由制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)、冷媒(冷凍和冷熱)循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、盤管風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等組成。制冷壓縮機(jī)組通過壓縮機(jī)將制冷劑(冷媒介質(zhì)如R134a、R22等)壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中,冷凍
循環(huán)水系統(tǒng)通過冷凍水泵將常溫水泵入蒸發(fā)器盤管中與冷媒進(jìn)行間接熱交換,這樣原來的常溫水就變成了低溫冷凍水,冷凍水送到各風(fēng)機(jī)風(fēng)口的冷卻盤管中吸收盤管周圍的空氣熱量,產(chǎn)生的低溫空氣由盤管風(fēng)機(jī)吹送到各個(gè)房間,從而達(dá)到降溫的目的。
冷媒在蒸發(fā)器中被充分壓縮并伴隨熱量吸收過程完成后,再被送到冷凝器中去恢復(fù)常壓狀態(tài),以便冷媒在冷凝器中釋放熱量,其釋放的熱量正是通過循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷卻水帶走。
冷卻循環(huán)水系統(tǒng)將常溫水通過冷卻水泵泵入冷凝器熱交換盤管后,再將這已變熱的冷卻水送到冷卻塔上,由冷卻塔對(duì)其進(jìn)行自然冷卻或通過冷卻塔風(fēng)機(jī)對(duì)其進(jìn)行噴淋式強(qiáng)迫風(fēng)冷,與大氣之間進(jìn)行充分熱交換,使冷卻水變回常溫,以便再循環(huán)使用。
在冬季需要制熱時(shí),中央空調(diào)系統(tǒng)僅需要通過冷熱水泵(在夏季稱為冷凍水泵)將常溫水泵入蒸氣熱交換器的盤管,通過與蒸氣的充分熱交換后再將熱水送到各樓層的風(fēng)機(jī)盤管中,即可實(shí)現(xiàn)向用戶提供暖熱風(fēng)。
(2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖:
(3)節(jié)能分析:
① 風(fēng)機(jī)、 水泵變頻調(diào)速節(jié)能原理
目前為了控制空調(diào)系統(tǒng)的溫度、通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量往往采用一些簡(jiǎn)單的方法,如通過擋板來調(diào)節(jié)風(fēng)量,用閥門來調(diào)節(jié)流量等,但這些方法不僅達(dá)不到很好的調(diào)節(jié)效果,而且大量的電能被擋板和閥門白白浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前使用的風(fēng)機(jī)、水泵大約有25%的能量是無謂消耗。下面我們分析采用變頻調(diào)速為什麼有顯著的節(jié)能效果。
簡(jiǎn)單說來,風(fēng)機(jī)、水泵的流量與轉(zhuǎn)速一次方成正比,壓力與轉(zhuǎn)速二次方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速三次方成正比,即
Q1/Q2 ∝ n1/n2
H1/H2 ∝(n1/n2)2
P1/P2 ∝(n1/n2)3
式中,Q為風(fēng)機(jī)、水泵流量;H為壓力;P為軸功率。
如圖四所示:
圖二 風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能圖
在圖中,曲線①為管網(wǎng)阻力特性,曲線②為恒速下的流量與壓力關(guān)系曲線,假如風(fēng)機(jī)、水泵工作在A點(diǎn)時(shí)效率最高,輸出流量為100%,此時(shí),軸功率P1與Q1 、H1乘積,即圖四中面積AQ10H1A成正比,根據(jù)調(diào)節(jié)需要,流量要從Q1降到Q2時(shí),如果調(diào)節(jié) 風(fēng)門或擋板,相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力,此時(shí)流量下降,壓力反而上升,軸功率與CQ2OH3C成正比,從圖中可以看出,軸功率顯然減少不多,如果采用調(diào)速方法,風(fēng)機(jī)、水泵轉(zhuǎn)速由n1降到n2,從圖中可見,在滿足同樣流量Q2的情況下,壓力也下降到H2,此時(shí)軸功率與面積BQ20H2B成正比,由圖四可以看出,通過調(diào)整風(fēng)機(jī)、水泵轉(zhuǎn)速降低流量,較之通過調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板降低流量,具有顯著的節(jié)能效果。以上定性地?cái)⑹隽斯?jié)電原理,下面通過一個(gè)節(jié)電率指標(biāo)N%來定量地描述節(jié)電的果,見下表:
舉例說明,若將電機(jī)的運(yùn)行頻率由原來的50Hz下調(diào)到35Hz時(shí),則電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速降為額定轉(zhuǎn)速的70%,即n實(shí)際=0.7n額定。由于電機(jī)的額定功率為:W額定=Kn3額定。因此,電機(jī)運(yùn)行在35Hz時(shí)實(shí)際功率為:
由此可見,若風(fēng)機(jī)和水泵的電機(jī)運(yùn)行在35Hz時(shí),理論上的節(jié)電率可達(dá)66%,節(jié)電效果相當(dāng)顯著,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
(4)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì):
自動(dòng)化程度高,功能齊全,使用、管理簡(jiǎn)便;
采用了森島SD5000系列變頻器和上位機(jī)控制,數(shù)字化操作、直觀簡(jiǎn)便,
無須人員看管;
循環(huán)軟起動(dòng)采用自補(bǔ)償切換技術(shù),系統(tǒng)電器及機(jī)械沖擊小,能顯著延長(zhǎng)電控元器件及水泵的壽命;
有定時(shí)的開關(guān)機(jī)功能;
有定時(shí)換泵功能;
有自動(dòng)巡檢功能;
有故障自診功能;
(5)系統(tǒng)方案
廣東一現(xiàn)場(chǎng)森島SD5000系列變頻器在中央空調(diào)的實(shí)際應(yīng)用,共有2臺(tái)冷卻泵,電機(jī)均為75KW,正常情況下開1臺(tái)泵,冷卻泵使用變頻器,2號(hào)泵為工頻備用,當(dāng)變頻器需檢修時(shí)2號(hào)泵運(yùn)行,從而保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。變頻器由上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)。下表為變頻改造前后一臺(tái)冷卻泵數(shù)據(jù)對(duì)照表:
以冷卻泵一年使用9個(gè)月,一個(gè)月30天,每天使用24個(gè)小時(shí)為例,按電價(jià)0.7元/度計(jì)算,一年可節(jié)約電費(fèi)為:
31×9×30×24×0.7=140616(元)
由于此客戶節(jié)電率大(48%),所以半年左右就收回了成本。
系統(tǒng)控制線路圖:(溫度變送器直接控制AI1,)