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中央空调节电系统改造方案

中央空调节电系统

一、中央空调节能柜的价值:

    
建筑节电已经成为环保节电的重大课题! 目前,为了节能减耗,大型宾馆、饭店、写字楼、商场、政府办公楼等单位夏季都采用中央空调系统替代了小型化空调调节室内温度,此举确实为各单位节省了大量用电,但是由于中央空调在设计上的缺陷还是造成了不小的浪费。按照国家标准,中央空调系统的最大负载能力是按照气温最高,负荷最大的工作环境来设计的,实际上系统又很少会在满负荷状态下工作,就中央空调系统本身来说,还存在着很大的节能空间。
   
据统计,在夏季中央空调系统的耗电量约占用户总耗电量的60%,中央空调系统只要减少耗能10%,就能减少用户6%的能源成本。根据现场实际测试,中央空调设备90%的时间在70%负荷以下波动运行,所以实际平均负荷小于设备满负荷,特别是冷气需求量较少的情况下,主机实际负荷量就更低。这样就使得空调机组的两个水循环系统长期处于大流量小温差的现象,使大量的电能白白浪费。造成实际需要负荷与最大功率输出之间的矛盾,给中央空调使用单位造成巨额电费支出,增加了运营成本。所以,针对中央空调系统的节电改造能为运营单位创造出显著的效益。

二、中央空调系统组成及工作原理分析

1
、工作原理

 


 

1 中央空调系统图

2、工作流程简述
 (1)
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。
 (2)
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,带走房间内的热量使房间内的温度降低后,又流回冷冻水端。
 (3)
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,流回中央空调主机冷却水端。
 (4)
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组停止工作,温度回升到一定值后又控制其运行。

三、存在的问题

1
、冷冻水,冷却水循环泵不能根据实际需求来调整循环量,电机工作效率低下,造成大量电力浪费。
2
、循环泵启动电流大,会造成泵轴损伤,降低电机使用寿命。
3
、循环泵系统运行噪音大,停泵时产生的水锤现象会对管路和水泵造成伤害,增加了系统维护成本。
4
、冷却塔风机总在全速运行,流回中央空调主机的冷却水温度大部分时间大大低于主机要求的水温,这样不仅造成用电浪费,而且由于风机全速运行风速较大而造成冷却水蒸发过量,这样每天要补充大量软化水,造成水资源的浪费。
5
、空调箱风机总在全速运行,造成大量的电能浪费。

四、改造方案

1
、节电方案分析
根据现场中央空调系统的配置情况可分别对以下设备进行变频改造:
(1)
冷却水泵,
(2)
冷冻水泵,
(3)
冷却塔风机,
(4)
空调箱风机。

节电改造简图如图2

 

中央空调节能柜
2 中央空调节点带改造简图
 

    变频器和可编程控制器为系统控制单元,温度传感器为现场温度信号采集单元,用两组传感器分别采集冷却水泵,冷冻水泵管道实际温度,然后把信号传送到PLCPLC对温度信号进行处理,进而调节变频器对循环泵实现闭环控制。因为循环泵会根据管道实际温度相应进行转速调节,所以循环泵达到了节电的目的。
   
冷却塔风机变频驱动:可编程控制器采集冷却塔出水温度信号与设定温度信号比较,进行PID运算后输出信号控制变频器使之驱动风机,直到风机转速满足回水温度要求,从而实现自动控制达到节电目的。
   
空调箱风机变频驱动:可编程控制器采集公共场所温度信号与设定温度相比较,进行PID运算后输出信号控制变频器使之驱动风机对公共场所冷气量进行调控,直到满足场所温度要求从而实现节电的功能。
注:可对其中一部分进行变频节电改造,也可对全部进行变频节电改造,改造部分越多,节电效果越佳。 


2
、节电方案实施
冷却水、冷冻水循环系统,各装设一套变频器,其中冷却变频器供2台冷却水泵切换使用;冷冻变频器供2台冷冻水泵切换使用。(如图3
    
冷却水循环系统中的回水与出水温度之差,反映出管路吸收热量的多少,与房间制冷效果成正比;根据回水和出水温度之差控制循环水的速度,进而控制热交换的速度,在满足系统冷却需要的前提下,达到节电的目的。温差大说明冷冻机组产生的热量大,应提高冷却泵的转速,加快冷却水循环速度;温差小,说明冷冻机组产生的热量小,可降低冷却泵的转速,以节约电能。冷却泵采用变频器驱动,两台冷却泵互为备用,可编程控制器(PLC)根据传感器检测到的温度信号,同设定温差比较后控制变频器驱动电机运转。当冷却泵达到额定转速时,实际温差值仍未达到设定温差值,此时PLC会控制M1切换到工频运行,然后再变频启动M2,根据以上所说原理对M2进行调节,实现恒温差控制;当电机M2工作在下限转速值时,如果温差实际值大于温差设定值,(PLC)控制电机M1停机,同时对变频器进行调节,控制M2转速达到实际要求。
   
在冷冻循环系统中,由于出水温度比较稳定,因此仅回水温度就足以反应了房间的温度,所以PLC可根据回水温度进行控制。回水温度高,说明房间温度高,应提高冷冻泵转速,加快冷冻水的循环;反之回水温度低说明房间温度低,可降低冷冻泵的转速,降低冷冻水的循环速度,以实现节电目的(其控制过程同冷却泵循环系统类似)。

工频/变频切换简图如图3

 

(责任编辑:mayer)

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