中央空調(diào)冷凍水一二次定變流量節(jié)能控制邏輯和策略

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摘要：隨著我國高層建筑及智能化大樓的大樓涌現(xiàn)，中央空調(diào)系統(tǒng)的應用也得到了飛速的發(fā)展，而中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占建筑總能耗的60%以上，因此中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能降耗也引起人們的關注。本文在分析中央空調(diào)冷凍水一、二次定變流量節(jié)能控制的基礎上，研究了其控制邏輯和策略。 

關鍵詞：中央空調(diào)；變流量；邏輯；策略  中圖分類號：te08文獻標識碼：a 文章編號：  一．中央空調(diào)水系統(tǒng)二次泵變頻節(jié)能基本原理  空調(diào)水泵變頻控制裝置的變頻控制理論基礎是：伯努力方程在空調(diào)系統(tǒng)中的應用，即水泵的揚程只需克服系統(tǒng)的沿程水頭損失和末端局部水頭損失之總和。通俗地講就是量體裁衣，只是提供系統(tǒng)需要的，而不是多余的，沒有提供多余的就是節(jié)約了能量。  其變頻控制技術的目標和理念是：在滿足系統(tǒng)負荷需求下，采用變流量和變揚程的控制，并在控制系統(tǒng)中內(nèi)嵌水泵、變頻器和馬達的參數(shù)曲線，以最節(jié)能的方式也就是最高效率原則來判斷和控制水泵啟停的臺數(shù)，達到最佳節(jié)能效果。而非簡單的以水泵的流量或水泵效率范圍作為水泵的啟停依據(jù)。例如：  圖a-1  上述計算顯示，開2 臺水泵操作同樣能滿足系統(tǒng)負荷，但比開1 臺水泵要節(jié)能75%。內(nèi)在原因是揚程需求在起作用，空調(diào)水系統(tǒng)是變壓變流量，當流量減低時，流速也降低，且流速和揚程是平方關系，即當負荷是50%時，揚程僅需原來的25%，節(jié)能是很巨大的。而開1 臺水泵就要提供100％的揚程，75％的揚程就是多余的，也就是浪費的。  所以在空調(diào)水泵變頻系統(tǒng)中，在滿足負荷的情況下，唯有盡可能降低水泵的揚程，才是安全的和真正節(jié)能的。  圖a-3 所示為一個標準的二次泵變頻節(jié)能系統(tǒng)，水泵變頻控制器通過接受末端環(huán)路的壓差信號對變頻器發(fā)出指令從而完成變頻控制。  空調(diào)水泵變頻控制器以綜合最高效率原則來節(jié)能的,前提也是要滿足工藝的要求即滿足末端負荷的需要。壓力信號在水中的傳播速度比溫度快得多的多，所以可以及時反映負荷的變化，達到既滿足末端負荷的需要，又達到節(jié)能的目的。  當系統(tǒng)負荷減少，即部分空調(diào)末端關閉時，壓差信號偏離設定值（變大），則控制器向變頻器發(fā)出指令，水泵降低頻率運行，直到壓差信號恢復為設定值，反之亦然。  二．水泵變頻控制要點    圖a-2二次泵變頻控制原理示意圖    變頻時要考慮水泵在不同的頻率下效率的變化，如圖a-3所示，該圖說明了水泵在不同頻率下工作時的性能曲線的變化特點，特別是效率的變化規(guī)律。      圖a-3  例如：當系統(tǒng)需要負荷是250m3/h時，定速泵工作點會在圖中的b點，此點的效率＜50%，而該泵如果變頻運行到40%，工頻轉速（即20hz）時，水泵的工作點是a點，而a點的泵效率是70%，如圖a-4所示。    圖a-4  三．最高效率原則下系統(tǒng)變頻及水泵切換控制方式  水泵變頻控制是采用最高綜合效率原則，綜合考慮水泵臺數(shù)切換和變頻之間最佳的組合以達到最佳的節(jié)能效果的原則。例如，開兩臺泵在頻率f1下運行與開三臺泵在f2下運行相比后者節(jié)能，則采用三臺泵在f2下運行的模式運行。  四、變頻控制策略的應用實例  例如，某項目共采用了二組變頻冷凍二次泵，針對每一組變頻泵，我們均做了典型負荷下的運行模式分析。  綜合效率是指組成變頻系統(tǒng)的各耗能部件在頻率下降時的綜合效率，因為頻率降低時水泵功耗降低，而電機及變頻器的效率均會下降，尤其是電機效率，我們將綜合效率稱為w/w效率，即wire/water效率，也叫水電效率。  1．變頻系統(tǒng)裝置配置  共二組  二次冷凍水泵泵組  其中每組配置 設備名稱 數(shù)量  水泵 2*3  控制器 2  變頻器 2*3  壓差傳感器 2個  2、系統(tǒng)運行節(jié)能分析      第一組 變頻二級離心冷凍水泵技術參數(shù)表  水泵功能：冷凍水二次泵 揚程：24 m  馬達功率：15kw 運行泵數(shù)量：2+1  轉速：1450rpm 控制壓頭：5 meters  流量：130 m3/h 系統(tǒng)峰值流量：260 m /hr  定速運行費用分析    雙泵并聯(lián)運行    以年運行8760小時計，定速泵年耗電量為95053kwhr.  變頻運行分析    水泵總效率對比表    負荷 小時 流量 揚程 轉速 泵效率 軸功率 馬達效率 耗電 費用 水電綜合效率  單泵運行    雙泵并聯(lián)運行    以年運行8760小時計，變頻泵年總耗電58899kwhr    第二組變頻二級離心冷凍水泵技術參數(shù)表  水泵功能：冷凍水二次泵 揚程：20 m  馬達功率：15kw 運行泵數(shù)量：2+1  轉速：1450rpm 控制壓頭：5 meters  流量：130 m3/h 系統(tǒng)峰值流量：260 m /hr  定速運行費用分析    雙泵并聯(lián)運行    以年運行8760小時計，定速泵年耗電量為78229kwhr.  變頻運行分析  總效率對比表    電機效率表    雙泵并聯(lián)運行    以年運行8760小時計，變頻泵年耗電量為50769kwhr  五、結論  采用中央空調(diào)冷凍水一、二次定變流量節(jié)能控制邏輯可以使空調(diào)冷凍水泵的輸送能耗大幅度降低，為用戶節(jié)省開支，針對文章所述項目其節(jié)電量見下表：    變頻節(jié)省年電量：63，614 變頻節(jié)省年電費：￥127，228  注：電費按每度2.00元rmb計  注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用pdf形式查看。