中央空調的現狀:
中央空調系統是大型建筑的主要用電設備,占到建筑總用電量的1/3強,中央空調系統在設計時,均以峰值氣候條件和最大負荷量為依據,進行計算和設備選型。而全年中央空調實際運行負荷,大多數時間低于設計值。 因此有較大的節電空間,全社會對節能、環保日益重視,節能、環保已成為可持續發展的重要條件。在近幾年國內電荒的情況下,對現有中央空調系統進行節電改造,具有十分可觀的經濟效益和社會效益 。
中央空調高耗能的原因:
中央空調能耗大,其原因在哪里?目前中央空調系統的主要核心(壓縮機)的能效利用率已有很大的提高,水冷螺桿機組的cop(機組制冷量與輸入功率之比)可達到4.3以上。但是,中央空調系統的整體能效利用率仍然很低,據權威部門調研分析,目前大多數中央空調系統整體能源利用率只有60%~70%,為什么呢?
首先,這要從中央空調系統的設計思路來看,一般,中央空調系統在設計選型時,通常是按照當地歷史上氣溫最高的天氣來設計,且預留有15~20%的余量,在正常使用時,即使是在天氣最熱的季節,中央空調系統也沒有完全運行在滿負荷狀態。
在中央空調水系統中,冷凍水泵和冷卻水泵的容量,也是按照建筑物最大設計負荷選定的,實際的運行情況是一年四季都長期處于固定的最大水流量下工作,但整棟大樓的熱負載會隨季節、晝夜和用戶需求負荷的變化隨時動態變化,因此,中央空調的實際熱負載在絕大部分時間內遠比設計負載低。很多場合,有用平均年負載率都不到設計值的50%,低負荷運行占全年運行時間的50%以上。
一般冷凍水設計溫差為4~6℃,冷卻水的設計溫差為9~11℃,水系統流量固定的情況下,全年絕大部分時間,水系統溫差僅為1.0~3.0℃,即整個系統處于大流量、小溫差的工作狀態下,不但降低了系統的熱轉換效率,也增加了管路系統的能耗。根據統計分析,一般中央空調水系統的耗電量約占整個中央空調系統耗電量的20~30%,故根據熱負載的變化,自動調整水系統的流量,更具有現實和重要的意義。
中央空調的構成及基本工作原理
1、中央空調的構成及工作原理
它主要由制冷機(及鍋爐)、冷卻水循環系統、冷凍水(冷媒/熱媒)循環系統、風機盤管系統和散熱水塔組成,如下圖所示:
2、中央空調可以實施變頻節電改造的部分
中央空調系統電機拖動部分有:
(1) 制冷機
(2) 冷卻水水泵
(3) 冷凍水水泵
(4) 冷卻塔風機
(5) 風機盤管
(6) 新風系統的送風機、回風機
以上系統中,制冷機由于種類多,工況復雜,且一般都具有內部能量調節系統,所以目前各種節電方案中都不對其進行變頻改造。另外,近年來溴化鋰吸收式制冷機由于幾乎不用電(燃油或燃氣),應用越來越廣泛,所以也不必進行改造。
冷卻水系統因為負荷變化較大,全時滿功率工作浪費電能很多,實施變頻改造非常有必要,也是最為常見的改造方案,在滿足系統工藝要求的前提下幾乎不會造成對原空調系統的任何影響,節電效果也較為顯著,一般可達30-40%節電率。
對冷凍水系統進行改造也有較好的節電率。
新風系統的風機,對其改造也很有意義,一般采用開環控制,用PLC按時間調節風量,在晚上、周未或節假日降速運行或直接手動調節。不但有較好的節電效果,同時還可以大大降低噪音。
冷卻塔風機由于功率較小(10KW以下),實施變頻后節電有限,一般也較少對其改造。
風機盤管部分是空調的末端設備,數量多,功率很小,且有三檔可調風速,所以也不作改造。除非要對室內作恒溫控制。
中央空調智能節電控制系統控制方式:
中央空調系統機組中有冷卻水系統和冷凍水系統。我們可對冷卻水系統和冷凍水系統進行節能改造。中央空調實際運行時,冷卻水系統進出水溫差(△T)約為6℃和冷凍水系統的進、出水溫差(△T)約為2℃,根據:冷凍水、冷卻水帶走的熱量(r)= 流量(Q)×溫差(△T)我們可以適當提高溫差(△T),降低流量(Q),也即降低轉速,即可達到節能的目的。
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產品主要功能和技術特色:
1、節能效果良好。節電系統節能率高、使用效果好、投資回報大。
2、變頻輸出。選用進口專用變頻器。采用變頻器閉環控制,可按需要進行軟件組態并設定溫度進行PID調節,使電機輸出功率隨熱負載的變化而變化,在滿足使用要求的前提下達到最大限度的節能。
3、閉環控制可以用溫差PID調節或壓差PID調節,也可以用溫度壓力綜合調節,允許用二個以上的參數進行調節。
4、電機軟啟動和軟停止功能,軟啟動、軟停止時間可調。由于降速運行和軟啟動,減少了振動、噪音和磨損,延長了設備維修周期和使用壽命,提高了設備的MTBF(平均故障維修時間)值,并減少了對電網沖擊,提高了系統的可靠性。
5、可以設置系統旁路,在變頻系統出現故障或保養檢修時,切換到工頻工作。
6、具有過壓、過流、欠壓、接地、短路、過載、超溫、外部報警及主器件自保護功能。
7、安裝、操作簡便系統安裝工期約 30 ~ 40 天。系統布線、傳感器安裝、調試編程,均不影響用戶空調系統的正常使用。可閉環控制,也可以開環控制,還可以由PLC進行時間控制。
8、人機界面操作簡單,管理得心應手
中央空調智能控制工作站,以智能控制為核心,采用良好的人機界面、觸摸式操作,可實現中央空調系統的自動控制、聯動、自動報警及故障自動切換功能,操作簡單,有利于及時掌握設備的運行情況和統計負荷數量,減輕運行及維護人員的工作強度。
中央空調智能控制工作站可選擇采用多個控制節點,不僅可以在現場操作機組運行,而且可以在中央控制室操作并實時監控機組各參數,方便管理。
9、適應多種用途,可以專用于中央空調的冷卻水泵、冷凍水泵、送風機,也可以用于其它風機水泵類的變頻節能改造的場所。