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自动化系统集成

中央空调节能监控系统
查看:411  发布日期:2018-4-25 13:49:13
中央空调节能监控系统 在中央空调系统中,冷冻水泵、冷却水泵及冷却风机的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的,且留有一定的设计余量。一般中央空调控制系统中,水泵及风机一年四季都是在工频状态下全速运行,采用节流或回流的方式来调节流量或风量,产生大量的节流或回流损失,且对水泵或风机电机而言,由于它是在工频下全速运行,因此造成了能量的大大浪费。
由于四季的变化,阴晴雨雪及白天与黑夜时,外界温度不同,使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低。也就是说,中央空调实际大部分时间运行在低负荷状态下。
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。
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,理论上的节电率为48. 8 %, 节电效果相当显著,经济效益十分可观。 变频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,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。

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