中央空调节能改造方案Word文档下载推荐.docx

1、据统 计，67%的工程设计热负荷值为94-165W/m2,而 实际上83%的工程热负荷只有58-93 W/m2,满 负荷运行时间每年不超过10-20小时。实践证明，在中央空调的循环系统（冷却泵、 冷冻泵及冷却风机）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的变化用 来取代阀门控制流量，能取得明显的节能效果。二、中央空调系统工作原理11中央空调系统简图1. 2中央空调工作原理简述、中央空调启动后，冷冻单元工作， 蒸发器吸收冷冻水中的热量，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泵加压送 入冷冻水管道，在各个房间由室内风机加 速进行热交换，带

2、走房间内的热量使房间 内的温度降低后，又流回冷冻水端。、而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，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、中央空调存在的问题 3. 1 冷却水系统的不足从设计角度考虑 , 冷却水泵电机的容量是按 照最大换热量 （即环境气温最高 , 且所有场所的 空调都开足 ） 的情况下 , 再取一定的安全系数来 确定的。而通常情况下 , 由于季节和昼夜气温的 变化以及开机数目的不足 , 实际换热量远

3、小于设 计值, 因此, 电机容量远大于实际负荷 , 出现了 大马拉小车的情况。再从冷却水流量考虑 , 冷却水的作用是要及 时将冷凝器中的热量带走 , 以保证制冷机能正常 工作。从节能的角度看 , 只要能保证制冷机能正 常工作 , 冷却水流量越小 , 所做的无用功就越少 , 节能也就越明显。根据流量公式 : Q = SV , 过去 由于交流电机的转速不可调 , 只能通过调节节流 阀 , 改变管道截面积 S 的方式来调节流量 Q , 节流阀的存在对水流产生阻力 , 从而产生节流损 耗, 并且会引起机械振动和产生噪音。3. 2 冷冻水系统的不足 冷冻水泵的作用是将经制冷机降温的冷冻 水通过输送管道送

4、到中央空调的各出风口处的 风机盘管组件中 ,对环境起降温作用 , 冷冻水的 流量与冷冻水泵的转速成正比 , 当冷冻水泵转速 高时, 冷冻水的流量大 , 流速也快。因此 , 当冷冻 水流过风机盘管组件时 , 还没有充分的时间将所 携冷量全部释放完 , 就又返回制冷机去了 , 因此 冷冻水泵电机做了很多无用功 , 这些都是不必要 的能耗。若能够调节冷冻水泵电机的转速 , 根据 实际热负荷的大小来调节冷冻水的流量 （ 实际上 是调节交换冷量的大小 ） 和流速 , 以便让冷冻水 在风机盘管组件中有充分的时间释放与热负荷 大小相当的冷量 , 冷冻水泵电机的功耗可大大降 低。3. 3 冷却风机系统的不足

5、冷却塔是冷冻机组的冷却水最主要的热交换 设备之一，它主要靠冷却塔风机对冷却水降温， 由于冷却塔的设备容量是根据在夏天最大热负 载的条件下选定的，也就是考虑到最恶劣的条 件，然而在实际设备运行中，由于季节、气候、 工作负载的等效热负载等诸多因素都决定了设 备经常是处于在较低热负载的情况下运行， 所以 设备的耗电常常是不必要的和浪费的。 因此，使 用变频调速控制冷却风扇的转速， 在夜间或在气 温较低的季节气候条件下， 通过调节冷却风扇的 转速和冷却风扇的开启台数， 节能效果就非常显 著。四、节能改造原理 交流异步电动机的转速公式为 : n = 60f （1- s）Pp。可见,转速与电源频率近似成正

6、比 , 即改 变频率可改变电机的转速。 风机、水泵类负载属 于平方转矩负载 ,即转矩 T 与转速 n2 成正比, 电机轴上的输出功率 W 与转速 n3 成正比。而电 机的耗电量近似同电机轴上的输出功率成正比 , 即电机的耗电量近似与转速的三次方成正比。 由 此可见 , 当电机的转速稍有下降时 , 电机的耗电 量就会大幅度地下降。过去由于电机转速不可调 , 电机只能工作在 开或停两种状态 ,即使当热负荷很小的时候 , 也 必须至少开一台 , 电机轴上的输出功率远大于实 际负荷的需要 , 从而造成不必要的能耗。若将电 机的运行频率由原来的 50 Hz 下调到 40 Hz 时 , 则电机的实际转速大

7、约降为额定转速的 80 % , 即 n 实际 = 0. 8 n 额定 . 由于电机的额定功率 为: W额定= Kn3额定, 因此, 电机运行在 40 Hz 时 的实际功率为 : W 实际= Kn3 实际= K（0. 8 n 额 定） 3 = 0. 512 Kn3 额定= 0. 512W 额定节电率 = （ 电机额定功率 - 电机实际功率 ）P 电机额定 功率= （W额定- W实际）PW额定= （ W额定- 0. 512 W额定）PW额定= 48. 8 %由此可见 ,若风机和水泵的电机运行在 40 Hz 时 , 理论上 , 电机实际轴上的输出功率只有额定 功率的一半左右 ,此时, 理论上的节电率

8、为 48. 8 %, 节电效果相当显著 , 经济效益十分可观。五、变频调速技术的中央空调循环系统 采用交流变频调速技术后 , 由于电机可在很 宽的范围内平滑调速 , 可将所有节流阀开至最大 使管道畅通 , 这样可以免去节流损耗。通过改变 电机转速改变冷却水、冷冻水的流速 , 从而改变 冷却水、冷冻水的流量 , 使其达到满足制冷机正 常工作的要求 , 以及达到平衡热负荷所需冷量的 要求 , 而此时由于不存在节流损耗以及电机转 速降低 , 电机功率大幅度下降 ,从而达到节能的 目的。采用变频调速技术进行节能改造的关键在 于可使电机转速连续可调。 过去由于交流电机转 速不可调 , 当开一台泵不够 ,

9、 而开两台泵又有余 时, 只能开两台泵 , 这样,多余的部分就是浪费 的部分。而现在由于转速连续可调 , 开一台泵不 够时 , 开第二台泵可以根据实际需要的大小设 定其转速 , 从而节约了本来多余的那部分能量。 因此, 在这种系统中 , 任何时候只要求有一台水 泵电机处于可调状态 , 就可以达到节能的目的。 而且这种方式对系统中并联运行的泵的台数没 有任何限。这就是用 PLC 控制器对变频器进行 切换控制的优越性所在。在冷却水系统、冷冻水系统和散热水塔风机 上分别采用变频调速控制都可以达到节能的目 的。在通常的中央空调系统中 , 往往有多台冷却 水泵和冷冻水泵分别构成管路并联的冷却水循 环系统

10、和冷冻水循环系统。在此类系统中 , 只须 在冷却水和冷冻水系统中各采用一台变频调速 器 , 分别各用一台 PLC 控制器和切换控制器对一组冷却泵电机和冷冻泵电机进行切换控制 , 使 两个系统都有一台泵处于可调节状态 , 这种控制 方式在最大程度上节约了投资 , 达到用最少的投 资取得最大回报的效果。系统系统水泵变频变频变频控制控制系统控制速度速度速度给定给定给定循环系统的控制原理和主电路如图所示冷口冷入冷口冷口六、水循环系统工作原理6. 1 系统组成系统主要由变频器、可编程控制器 PLC、切 换控制器、机械联锁接触器和水泵电机组成 , 水 泵电机的个数可以是任意个。通过 PLC 和切换 控制器

11、的控制 , 可使任一台电机处于变频工作状 态 , 从而实现在任何时候都有一台电机处于容量 可调状态 , 而其余电机根据实际负载的需要 , 或 是处于停机状态 , 或是工作在工频状态。并且 , 这种组合可以是任意的 , 完全由 PLC检测运行温 度差通过 PLC内部做 PID 运算来控制变频及工频 自由组合。机械联锁接触器是为了在切换过程中 从硬件上确保三相交流电源不会串入变频器的 输出端而设置的。否则 , 当三相交流电源串入变 频器的输出端时 , 变频器会被损坏。6. 2 工作原理 当热负荷较小、只需一台电机工作在低于工 频状态就能满足要求时 ,根据操作者的意愿 , 可 通过 PLC 控制器和

12、切换控制器使任一台电机工 作在变频状态 , 且运行频率可根据实际负荷的大 小任意设定。当热负荷增大 , 开一台电机不够 ,而开两台电 机又有余时 , 由 PLC检测运行温度差通过 PLC内 部做 PID 运算来控制变频及工频自由组合， PLC 发出起动另一台电机的指令 ,PLC 控制器和切换 控制器会自动地将原来工作在变频状态的电机 的频率从运行频率提升至工频 50 Hz , 然后将它 从变频器上切除并直接挂接到工频电源上 , 再将 第二台电机挂接到变频器上 , 使第二台电机实现 平滑软起动 , 运行频率由操作者根据实际需要设 定。热负荷进一步增大 , 上述切换控制过程不断 重复, 直至所有电机全部投入。系统能提供的最 大容量是全部电机均工作在工频满负荷状态。七、中央空调系统进行变频改造的优点 变频节能改造后除了可以节省大量的电能外还 具有以下优点：（ 1）、电机起动是软起动，电流从 OA到额定电 流变化，减小了大电流对电机的冲击； （2）、电机软起动转速从 0开始缓慢升速， 可以 有效减少水泵或风机的机械磨损；（ 3）、变频器是高性能的电力电子设备， 具有较 强的电机保护功能，能延长系统的各部件使用寿命；4）、使室温维持恒定，让人感到舒适； 5）、经过改造后， 可以使系统具有较高的可靠性，减少了环境噪音，减少了维修维护工作