安普变频器在中央空调节能改造的应用
一、安普变频调速器性能与供水控制卡
(1)安普变频调速器
安普变频调速器采用独特的控制方式实现了高转矩、高精度、宽调速驱动,满足通用变频器高性能化的趋势;具有超出同类产品的防跳闸性能和适应恶劣电网、温度、湿度和粉尘能力,极大提高产品可靠性;变频器内设PID调节器,备有两种传感器反馈信号输入端子VF(电压信号)和IF(电流信号)。
(2)供水控制卡
当中央空调系统有两台或两台以上水泵时,可选购供水控制卡,单个供水控制卡可以实现最多对4台水泵的智能循环运转控制。
二、中央空调变频节能改造的论证
(1)行业背景
中央空调是现代大厦物业、宾馆、商场不可缺少的设施,它能带给人们四季如春,温馨舒适的每一天,由于中央空调功率大,耗能大,加上设计上存在“大马拉小车”的现象,支付中央空调所用电费是用户一项巨大的开支。因为季节的变化、昼夜的变化、宾馆酒楼客人入住率的变化、娱乐场所开放时间的变化等等,从而导致中央空调系统对室内热源吸收量的变化,再加之工艺设计上电机功率设计有相当的富裕量,因此,存在明显的节电空间。将变频技术引入中央空调系统,保持室内恒温,对其进行节能改造是降本增效的一条捷径。
(2)节能理论
在中央空调系统设计时,冷冻泵、冷却泵的电机容量是根据建筑物的最大设计热负荷选定的,都留有一定设计余量。由于四季气候及昼夜温差变化,中央空调工作时的热负荷总是不断变化。下图2为一民用建筑物的平均热负荷情况:
如上图所示,该中央空调一年中负荷率在50%以下的时间超过了全部运行时间的50%。通常冷却水管路的设计温差为5~6℃,而实际应用表明大部分时间里冷却水管路的温差仅为2~4℃,这说明制冷所需的冷冻水、冷却水流量通常都低于设计流量,这样就形成了中央空调低温差、低负荷、大工作流量的工况。
在没有使用节能系统前,工频供电下的水泵始终全速运行,管道中的供水流量只能通过阀门或回流方式调节,这必会产生大量的节流及回流损失,同时也增加了电机的负荷,白白消耗了许多电能。
中央空调水泵电机的耗电量约占中央空调系统总耗电量的30-40%,故对其进行节能改造具有很明显的节能效果。
(3)节能理论依据
中央空调节能原理
我们知道中央空调的水循环系统主要由冷却水泵和冷冻水泵组成。从水泵的工作原理可知:水泵流量与水泵(电机)转速的一次方成正比,水泵扬程与水泵(电机)转速的两次方成正比,水泵轴功率与水泵转速的三次方成正比(既水泵的轴功率与供电频率的三次方成正比)。根据上述原理可知只要改变水泵的转速就可改变水泵的功率。例如:将供电频率由50Hz降为45Hz,功率只有原来的72.9%。当系统频率在40Hz的时候,功率只有原来的51.2%。
实践证明,在中央空调系统中接入变频节能系统,利用变频技术改变水泵转速来调节管道中的流量,以取代阀门调节及回流方式,能取得明显的节能效果,一般节电率都在30%以上。同时节能控制柜的软启动功能及平滑调速的特点可实现对中央空调的平稳调节,并可延长机组及管组的使用寿命。
三、中央空调变频节能改造方案
中央空调节能改造方法有多种,可根据具体情况选用。下面介绍两种常用的方案。
(1)PLC或PLC与上位机组控制安普变频器调速冷冻水泵和冷却水泵的速度。
利用PLC的PID控制功能,分别根据冷冻水和冷却水入水与出水的温差,随时调整系统的冷冻水和冷却水流量。
(2)变频调速器与供水控制卡的控制
安普变频器与供水控制卡组合,利用安普变频器内在的PID控制功能。分别根据冷冻水和冷却水入水与出水的温差,安普变频器根据反馈信号调整水泵的数量和速度,从而控制系统的冷冻水和冷却水流量。