中央空調系統變頻節能改造方案(10頁).doc
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2024-03-22
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1、中央空調系統變頻節能改造方案 目 錄 1中央空調變頻節能方案介紹.2 1.1 變頻節能原理.2 1.2 中央空調節能空間.3 1.2.1 設計余量.3 1.2.2 末端的負荷變化.3 1.2.3 水泵和風機定流量控制方式.3 2中央空調水泵變頻控制.4 2.1 冷凍泵、冷卻泵主回路設計.4 2.2 冷凍水泵控制電路設計.5 2.3 冷卻水泵控制電路設計.5 3中央空調末端風柜變頻控制.6 3.1 風機變頻主回路設計.6 3.2 風柜變頻控制電路設計.6 3.3 風柜節能改造前后比較.7 4節能設備選型.8 4.1 變頻器的選用.8 4.1.1 科創力源變頻器具備如下特點.8 4.2 溫差控制器2、的選用.8 4.3 溫度傳感器的選用.9 5中央空調系統進行變頻改造的優點.9 6 附件:節能改造設備配置.10 表一:系統改造設備統計.10 表二:節能控制柜配件統計.111 中央空調變頻節能方案介紹 根據人人樂連鎖超市深圳市學府店中央空調系統的現場勘察,數據的測量和采集,以及管理人員的系統描述和技術要求,制作了一份中央空調系統節能改造方案,該方案對中央空調系統的改造和維護很方便,成本、性價比高,具有很好的兼容性和擴展性,全方位系統優化和協調運行,實現系統節能。 1.1 變頻節能原理 變頻節能原理:由流體傳輸設備(水泵/風機)的工作原理可知:水泵/風機的流量(風量)與其轉速成正比;水泵、風機3、的壓力(揚程)與其轉速的平方成正比,而水泵、風機的軸功率等于流量與壓力的乘積,故水泵、風機的軸功率與其轉速的三次方成正比(即與電源頻率的三次方成正比)。變頻器節能的效果是十分顯著的,這種節能回報是看到見的。特別是調節范圍大、啟動電流大的系統及設備,通過(圖1)可以直觀的看出在流量變化時只要對轉速/頻率稍作改變就會使水泵軸功率有更大程度上的改變,就因此特點使得變頻調速裝置成為一種趨勢,而且不斷深入并應用于各行各業的調速領域。 根據上述原理可知:改變水泵、風機的轉速就可改變水泵、風機的輸出功率。 圖中陰影部分為同一臺水泵的工頻運行狀態與變頻運行狀態在隨著流量變化所耗功率差。 圖1:風機水泵節能曲線4、圖中央空調系統的最佳運行和節能,必須從冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機、末端風柜、新風系統等各個環節進行綜合考慮,使整個系統協調運行。 1.2 中央空調節能空間 中央空調系統在設計工況下運行,其運行效率較高。然而,由于各種原因,空調系統大多數時間都是在偏離理想工況的狀態下運行,使得實際運行效率降低,系統能耗增加。 中央空調節能改造前,存在以下幾個方面的能量浪費: 1.2.1 設計余量 中央空調設備容量往往較最大負荷留有10-20%余量,由于季節、晝夜和用戶負荷的變化,實際空調熱負荷在絕大部分時間內遠比設計負荷低。 1.2.2 末端的負荷變化 中央空調系統長時間處于不斷變化的、遠低于額定負荷的狀態5、下運行,運行效率很低。如果利用高質量的控制系統對空調系統進行優化,使其運行參數能夠實時跟蹤負荷的變化作出調整,保證其運行狀態符合空調高效運行狀態曲線,就能夠大大提高空調系統的運行效率,從而有效減少能耗。 1.2.3 水泵和風機定流量控制方式 中央空調輔機系統(冷凍水泵、冷卻水泵)均采用定流量控制方式,系統的循環水量保持定值不變,不會隨負荷的變化而調整。風柜電機采用定風量控制方式,系統的送風量也不會隨負荷變化而調整。輔機系統當負荷較低時存在嚴重的能量浪費,同時因為輔機運行參數的不一定合理,導致主機更大的能量浪費。中央空調系統的最佳運行和節能,必須從冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機、末端風柜、新風系6、統等各個環節進行綜合考慮,使整個系統協調運行。 1.2 中央空調節能空間 中央空調系統在設計工況下運行,其運行效率較高。然而,由于各種原因,空調系統大多數時間都是在偏離理想工況的狀態下運行,使得實際運行效率降低,系統能耗增加。 中央空調節能改造前,存在以下幾個方面的能量浪費: 1.2.1 設計余量 中央空調設備容量往往較最大負荷留有10-20%余量,由于季節、晝夜和用戶負荷的變化,實際空調熱負荷在絕大部分時間內遠比設計負荷低。 1.2.2 末端的負荷變化 中央空調系統長時間處于不斷變化的、遠低于額定負荷的狀態下運行,運行效率很低。如果利用高質量的控制系統對空調系統進行優化,使其運行參數能夠實時7、跟蹤負荷的變化作出調整,保證其運行狀態符合空調高效運行狀態曲線,就能夠大大提高空調系統的運行效率,從而有效減少能耗。 1.2.3 水泵和風機定流量控制方式 中央空調輔機系統(冷凍水泵、冷卻水泵)均采用定流量控制方式,系統的循環水量保持定值不變,不會隨負荷的變化而調整。風柜電機采用定風量控制方式,系統的送風量也不會隨負荷變化而調整。輔機系統當負荷較低時存在嚴重的能量浪費,同時因為輔機運行參數的不一定合理,導致主機更大的能量浪費。2 中央空調水泵變頻控制 據人人樂深圳學府店現場勘查及設計要求,為保證系統的可靠性、先進性、合理性及操作的方便,冷凍泵及冷卻泵變頻器均采用溫差閉環PID控制,由系統根據負8、載的變化自動調整變頻器運行頻率。 水泵變頻控制方案-溫差閉環PID調節控制(最佳輸出能量控制) 2.1 冷凍泵、冷卻泵主回路設計 由于人人樂學府店中央空調系統的冷凍/冷卻水泵是一備二用,根據商場使用環境和條件,一般會常開1#水泵或2#水泵運行,而3#水泵一般很少啟動運行。所以在配置變頻器時冷凍或冷卻機組各選購2臺KOC矢量變頻器進行節能控制。1#冷凍/冷卻水泵采用一拖一變頻器控制設計,2#和3#冷凍/冷卻水泵采用一拖二變頻器控制設計,如下圖2所示。通過溫差控制器檢測管道水溫溫差自動投入備用泵,確保每臺水泵只能由一臺變頻器拖動,避免兩臺變頻器同時拖動同一臺水泵造成交流短路事故;并且每臺變頻器任何9、時間只能拖動一臺水泵,以免一臺變頻器同時拖動兩臺水泵而過載。 圖2:冷凍泵、冷卻泵主回路設計圖 2.2 冷凍水泵控制電路設計 本方案對冷凍水泵電機采用溫差控制,在冷凍水管出水管和回水分別安裝溫度傳感器,用專用溫度雙絞屏蔽線將溫度信號傳輸至溫差控制器,溫差控制器經過與事先設定的溫度值(一般為5)進行比較計算后,將控制指令以010V的電壓信號傳輸到變頻器的模擬量輸入端,變頻器根據信號的大小,實時調節頻率的輸出,冷凍泵出水和回水溫差小于設定溫差時,變頻器輸出頻率無級下調;冷凍泵出水和回水溫差大于設定溫差時,變頻器的輸出頻率無級上調。以滿足商場溫度處于設定的溫度值,提高商場的舒適度,控制原理如下圖3所10、示。 圖3:冷凍水泵控制方案圖 2.3 冷卻水泵控制電路設計 本方案對冷卻水泵采取溫差控制,變頻方式下冷卻水泵電機的頻率是由安裝在冷卻水系統出水和回水主管上的溫度傳感器檢測冷卻水出水溫度和回水溫度,再經由溫差控制器計算溫差并與設定的溫差(一般為5)比較來控制變頻器的頻率增減,采用正向控制方式即:冷卻水進水與出水溫差大,說明冷凍機負荷大,需冷卻水帶走的熱量大,變頻器的輸出頻率無級上調,加大冷卻水的循環量;反之溫差小,則說明,冷凍機負荷小,需帶走的熱量小,變頻器輸出頻率無級下調,減小冷卻水的循環量,以節約電能,控制原理如下圖4所示 圖4:冷卻水泵控制方案圖 3 中央空調末端風柜變頻控制 隨著生活水11、平的提高,人們已開始關注生活與工作環境的舒適性。大型公共建筑(如商場、賓館、影劇院等)均設置有中央空調系統,而大多數中央空調的運行,絕大部分末端風機采用開/關控制方式,難以滿足人們對舒適感的要求。采用變頻調速技術不僅能使車間室溫維持在所期望的狀態,讓人感到舒適滿意,可使整個系統工作狀態平緩穩定,更重要的是能帶來很好的經濟效益。 3.1 風機變頻主回路設計 由于人人樂學府店中央空調末端風柜安裝地點較為分散,所以需要在每個風柜旁裝一臺變頻控制柜,變頻電路設計采用一拖一控制每臺風柜電機。電路設計與冷凍泵、冷卻泵主回路設計一樣。 3.2 風柜變頻控制電路設計 選擇內置PID軟件模塊的KOC矢量節能器。12、利用在風柜回風口或現場安裝的溫度傳感器,實時采集現場的溫度,變送器將溫度信號轉變成420mA電信號送入變頻器,變頻器通過對輸入信號進行PID調節,實現溫差閉環控制,使商場溫度恒定在設定溫度,如下圖5所示。給出一個變頻信號給變頻器,變頻器根據接收到的變頻信號,相應地調節輸出到風柜電機的電壓和頻率。室內風機組變頻控制后可達到理想的節電效果。 圖五:風柜變頻控制電路3.3 風柜節能改造前后比較風柜改造前1,機械溫度效果不明顯;2,比例閥性能不穩定;3,無法實現溫度閉環自動控制;4,風機長期處于滿速運行,風機用久了易產生機械噪音和電能浪費。風機改造后1,用電器調溫,溫度精度高,響應速度快,調溫動態性能13、好;2,風機經常不處于滿轉速運行,機械損耗小,風機的噪音可降低;3,實現了軟啟動,軟停機,消除了電機啟動時對電網的沖擊;4,實現了溫度閉環控制,風機的用電量下降。4 節能設備選型 4.1 變頻器的選用 根據多年的節能改造經驗,在中央空調節能改造項目中,采用我司藍海華騰變頻器,現提供二種選型方案: 1、 KOC 高性能無速度傳感器矢量節能控制柜 可實現變頻與工頻自動切換,結構精簡,維護方便,高性價比;人體工程學設計,操作舒適,環境適應能力強,防護等級高。 2、 KOC 高性能無速度傳感器矢量控制型變頻器 無速度傳感器矢量控制下電機四象限運行,轉矩,電流,轉速和直流母線電壓快速響應,電機穩定運行,14、適合變轉矩/重載應用。 4.1.1 科創力源變頻器具備如下特點 質量可靠,故障率低、維護成本低; 該設備內置濾波器和電抗器,兼容性好(通過UL、CUL、CE等多項認證); RS485/232通訊串口,有很好的兼容性和系統擴展功能; 過流、過壓、缺相、短路、瞬間掉電等多種自動保護功能; 內置PID功能,可接受多種給定、反遺信號; 超靜音優化設計,降低電機噪聲; 節電率高,性價比高; 設計使用壽命10年以上,是其它國產變頻器設計壽命的1.5倍; 4.2 溫差控制器的選用 為與PLC配套的溫度采集模塊或,溫度控制模塊(獨立控制),并且通過觸摸屏顯示設定溫度。采樣精度達3,控制精度1.5度誤差,直接驅15、動固態繼電器t調功輸出。 4.3 溫度傳感器的選用 末端風機采用高精度溫度測量,采用1%的NTC傳感器監測商場溫度;冷凍、冷卻泵采用高精度、高壽命、防爆型的溫度傳感器對管網進行監測,以保證系統正常運行在要求的溫度范圍內。 5 中央空調系統進行變頻改造的優點 1、電機實現軟起動:電流從OA到額定電流變化,減小了大電流對電機的沖擊; 2、減少機械磨損:電機軟起動轉速從0開始緩慢升速,可以有效減少水泵或風機的機械磨損; 3、使用壽命長:變頻器是高性能的電力電子設備,具有較強的電機保護功能,能延長系統的各部件使用壽命; 4、舒適感好:使室溫維持恒定,讓人感到舒適; 5、減少噪聲:經過改造后,可以使系統具有較高的可靠性,減少了環境噪音,減少了維修維護工作量。 6、性價比高:節能效果顯著,改造成本不高,性價比最高。 節能是利國利民的好事情,科創力源竭誠為您提供行業一流的解決方案。歡迎貴司相關領導蒞臨我司進行參觀考察,開展技術交流!6 附件:節能改造設備配置表一:系統節能設備統計 備注: 根據現場工況建議: 1、冷凍(冷卻)水泵采用KOC 高性能無速度傳感器矢量控制型變頻器; 2、末端風柜采用KOC 高性能無速度傳感器矢量節能控制柜