空調(diào)系統(tǒng)變頻節(jié)能解決方案(圖)
2005/12/21 15:15:36
中達(dá)電通股份有限公司 供稿
空調(diào)系統(tǒng)的變頻節(jié)電原理:
● 風(fēng)機、冷卻水泵、冷凍泵電機消耗的電功率與頻率的三次方成正例
● 在能保證負(fù)荷驅(qū)動的情況下, 降低電機的工作頻率, 可有效節(jié)能
● 節(jié)能效果約為1 - fr3/503 (fr為電機實際工作頻率), 在45Hz時, 節(jié)能效果可達(dá)到 27.1%.
● 壓縮機的變頻節(jié)能改造有一定的技術(shù)難度, 通常不對其進(jìn)行變頻調(diào)速改造
● 在保證機房設(shè)備運行溫度範(fàn)圍內(nèi), 可降低或提高空調(diào)的設(shè)定溫度(如冬季設(shè)定溫度為19度, 夏季設(shè)定為24度), 節(jié)能10~15%/2度溫度差, 最好自動控制, 以達(dá)最佳節(jié)能效果
● 室外溫度與室內(nèi)溫度平衡時, 停止壓縮機, 降低空調(diào)系統(tǒng)的功率消耗, 平均節(jié)能可達(dá)到20%左右.
空調(diào)系統(tǒng)變頻控溫系統(tǒng)原理:
冷卻泵、冷凍泵及塔頂風(fēng)機系統(tǒng)原理特點:
● 節(jié)能效果取決於環(huán)境溫度與設(shè)定溫度之差, 電機工作在最佳節(jié)能狀態(tài)
● 輸入輸出具有濾波裝置, 可有效抑制對電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾
● 整套控制裝置放置在屏蔽機櫃或機箱中, 電磁輻射干擾小
● 安裝施工簡單, 改造週期短, 維護(hù)方便
● 具有故障狀態(tài)自動切換回原控制系統(tǒng)功能, 不影響正常使用
● 零力矩啟動, 減少能耗, 降低對電網(wǎng)的衝擊和干擾
● 不需頻繁啟動, 有利於延長設(shè)備壽命
● 可根據(jù)室外、室內(nèi)溫度, 自動調(diào)節(jié)壓縮機組的溫度設(shè)定, 使之處於最大節(jié)能狀態(tài)
● 能遠(yuǎn)程監(jiān)控
一拖N變頻方案
若干臺冷凍泵由一臺變頻器控制,若干臺冷卻泵由另外一臺變頻器控制.各臺泵間的切換方法如下:
(1)先啟動1號泵,進(jìn)行恒溫度(差)控制;
(2)當(dāng)1號泵的工作頻率上升至50Hz時,將它切換至工頻電源;同時將變頻器的給定頻率迅速降到0Hz,使2號泵與變頻器相接,並開始啟動,進(jìn)行恒溫度(差)控制;
(3)以下類似.當(dāng)N號泵的工作頻率下降至設(shè)定的下限切換頻率時,則將1號泵停機;當(dāng)N號泵的工作頻率再次下降至設(shè)定的下限切換頻率時,則再次將2號泵停機;以此類推.這是只有N號泵處於變頻調(diào)速狀態(tài). 這種方案的主要優(yōu)點是只用一臺變頻器,設(shè)備投資較少;缺點是節(jié)能效果稍差.
一拖一全變頻方案
所有的冷凍泵和冷卻泵都採用變頻調(diào)速.其切換方法如下:
(1)先啟動1號泵,進(jìn)行恒溫度(差)控制;
(2)當(dāng)工作頻率上升至設(shè)定的切換頻率上限值(通常可以小於50Hz)時,啟動2號泵,1號泵和2號泵同時進(jìn)行變頻調(diào)速.實現(xiàn)恒溫度(差)控制;
(3)當(dāng)工作頻率又上升至切換頻率時,啟動3號泵,三臺泵同時進(jìn)行變頻調(diào)速,實現(xiàn)恒溫度(差)控制;
(4)當(dāng)三臺泵同時運行,而工作頻率下降至設(shè)定的下限切換頻率時,可關(guān)閉1號泵,系統(tǒng)進(jìn)入同時控制兩臺的狀態(tài);
(5)當(dāng)兩臺泵同時運行,而工作頻率再次下降至設(shè)定的下限切換頻率時,再關(guān)閉2號泵,系統(tǒng)進(jìn)入單臺運行的狀態(tài); 全變頻調(diào)速系統(tǒng)由於每臺都要配置變頻器,故設(shè)備投資較高,但節(jié)能效果卻要好得多.
兩種方案的比較
假設(shè)某單位有兩臺水泵供水,每臺泵的電動機容量是Pn=100Kw,每臺泵全速時的供水流量為Qn,所需供水壓力為Pa, 每天的平均流量為Qa=150%Qn. 每臺泵的空載損耗約為Po=15%Pn=0.15*100Kw=15Kw.在低頻低速時,空載損耗因鐵損和機械損耗有所減少而減少,由於所占的比例較小,可粗略的認(rèn)為Po=const.所以全速時實際的用於水泵的功率為Pp=Pn-Po=85Kw.
(1) 一拖N變頻方案:
1號泵由變頻啟動, 接近50Hz時, 轉(zhuǎn)由工頻電源供電, 處於全速運行狀態(tài),提供流量為Qn; 2號泵由變頻器供電,只需提供50%Qn的流量;
P=(85+15)Kw+(85*0.53+15)Kw=126Kw
(2)全變頻方案 1號泵和2號泵都由變頻器供電, 各提供75%Qn的流量, 兩臺電動機的轉(zhuǎn)速都按0.75Nn(Fx=37.5Hz)計.
P=(85*0.75*0.75*0.75+15)Kw*2=102Kw
空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)電投資回收分析:
● 4萬門交換局交換機房及辦公樓, 每套100kW中央空調(diào)系統(tǒng)年耗電費(半年有效使用) 26 萬元計算
● 節(jié)能達(dá)20%, 每年節(jié)約電費 5.2 萬元
● 改造一套空調(diào)系統(tǒng)投資 8 萬元
● 收回投資的時間約為 1.5 年
● 按空調(diào)使用壽命10年計,總節(jié)約電費 5.2 x 10 = 52 萬元.
● 風(fēng)機、冷卻水泵、冷凍泵電機消耗的電功率與頻率的三次方成正例
● 在能保證負(fù)荷驅(qū)動的情況下, 降低電機的工作頻率, 可有效節(jié)能
● 節(jié)能效果約為1 - fr3/503 (fr為電機實際工作頻率), 在45Hz時, 節(jié)能效果可達(dá)到 27.1%.
● 壓縮機的變頻節(jié)能改造有一定的技術(shù)難度, 通常不對其進(jìn)行變頻調(diào)速改造
● 在保證機房設(shè)備運行溫度範(fàn)圍內(nèi), 可降低或提高空調(diào)的設(shè)定溫度(如冬季設(shè)定溫度為19度, 夏季設(shè)定為24度), 節(jié)能10~15%/2度溫度差, 最好自動控制, 以達(dá)最佳節(jié)能效果
● 室外溫度與室內(nèi)溫度平衡時, 停止壓縮機, 降低空調(diào)系統(tǒng)的功率消耗, 平均節(jié)能可達(dá)到20%左右.
空調(diào)系統(tǒng)變頻控溫系統(tǒng)原理:
冷卻泵、冷凍泵及塔頂風(fēng)機系統(tǒng)原理特點:
● 節(jié)能效果取決於環(huán)境溫度與設(shè)定溫度之差, 電機工作在最佳節(jié)能狀態(tài)
● 輸入輸出具有濾波裝置, 可有效抑制對電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾
● 整套控制裝置放置在屏蔽機櫃或機箱中, 電磁輻射干擾小
● 安裝施工簡單, 改造週期短, 維護(hù)方便
● 具有故障狀態(tài)自動切換回原控制系統(tǒng)功能, 不影響正常使用
● 零力矩啟動, 減少能耗, 降低對電網(wǎng)的衝擊和干擾
● 不需頻繁啟動, 有利於延長設(shè)備壽命
● 可根據(jù)室外、室內(nèi)溫度, 自動調(diào)節(jié)壓縮機組的溫度設(shè)定, 使之處於最大節(jié)能狀態(tài)
● 能遠(yuǎn)程監(jiān)控
一拖N變頻方案
若干臺冷凍泵由一臺變頻器控制,若干臺冷卻泵由另外一臺變頻器控制.各臺泵間的切換方法如下:
(1)先啟動1號泵,進(jìn)行恒溫度(差)控制;
(2)當(dāng)1號泵的工作頻率上升至50Hz時,將它切換至工頻電源;同時將變頻器的給定頻率迅速降到0Hz,使2號泵與變頻器相接,並開始啟動,進(jìn)行恒溫度(差)控制;
(3)以下類似.當(dāng)N號泵的工作頻率下降至設(shè)定的下限切換頻率時,則將1號泵停機;當(dāng)N號泵的工作頻率再次下降至設(shè)定的下限切換頻率時,則再次將2號泵停機;以此類推.這是只有N號泵處於變頻調(diào)速狀態(tài). 這種方案的主要優(yōu)點是只用一臺變頻器,設(shè)備投資較少;缺點是節(jié)能效果稍差.
一拖一全變頻方案
所有的冷凍泵和冷卻泵都採用變頻調(diào)速.其切換方法如下:
(1)先啟動1號泵,進(jìn)行恒溫度(差)控制;
(2)當(dāng)工作頻率上升至設(shè)定的切換頻率上限值(通常可以小於50Hz)時,啟動2號泵,1號泵和2號泵同時進(jìn)行變頻調(diào)速.實現(xiàn)恒溫度(差)控制;
(3)當(dāng)工作頻率又上升至切換頻率時,啟動3號泵,三臺泵同時進(jìn)行變頻調(diào)速,實現(xiàn)恒溫度(差)控制;
(4)當(dāng)三臺泵同時運行,而工作頻率下降至設(shè)定的下限切換頻率時,可關(guān)閉1號泵,系統(tǒng)進(jìn)入同時控制兩臺的狀態(tài);
(5)當(dāng)兩臺泵同時運行,而工作頻率再次下降至設(shè)定的下限切換頻率時,再關(guān)閉2號泵,系統(tǒng)進(jìn)入單臺運行的狀態(tài); 全變頻調(diào)速系統(tǒng)由於每臺都要配置變頻器,故設(shè)備投資較高,但節(jié)能效果卻要好得多.
兩種方案的比較
假設(shè)某單位有兩臺水泵供水,每臺泵的電動機容量是Pn=100Kw,每臺泵全速時的供水流量為Qn,所需供水壓力為Pa, 每天的平均流量為Qa=150%Qn. 每臺泵的空載損耗約為Po=15%Pn=0.15*100Kw=15Kw.在低頻低速時,空載損耗因鐵損和機械損耗有所減少而減少,由於所占的比例較小,可粗略的認(rèn)為Po=const.所以全速時實際的用於水泵的功率為Pp=Pn-Po=85Kw.
(1) 一拖N變頻方案:
1號泵由變頻啟動, 接近50Hz時, 轉(zhuǎn)由工頻電源供電, 處於全速運行狀態(tài),提供流量為Qn; 2號泵由變頻器供電,只需提供50%Qn的流量;
P=(85+15)Kw+(85*0.53+15)Kw=126Kw
(2)全變頻方案 1號泵和2號泵都由變頻器供電, 各提供75%Qn的流量, 兩臺電動機的轉(zhuǎn)速都按0.75Nn(Fx=37.5Hz)計.
P=(85*0.75*0.75*0.75+15)Kw*2=102Kw
空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)電投資回收分析:
● 4萬門交換局交換機房及辦公樓, 每套100kW中央空調(diào)系統(tǒng)年耗電費(半年有效使用) 26 萬元計算
● 節(jié)能達(dá)20%, 每年節(jié)約電費 5.2 萬元
● 改造一套空調(diào)系統(tǒng)投資 8 萬元
● 收回投資的時間約為 1.5 年
● 按空調(diào)使用壽命10年計,總節(jié)約電費 5.2 x 10 = 52 萬元.
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