一水泵風(fēng)機(jī)節(jié)能改造的必要性
中央空調(diào)是大廈里的耗電大戶,每年的電費(fèi)中空調(diào)耗電占60%左右,因此中央空調(diào)的節(jié)能改造顯得尤為重要.
由于設(shè)計(jì)時中央空調(diào)系統(tǒng)必須按天氣最熱負(fù)荷最大時設(shè)計(jì)并且留10-20%設(shè)計(jì)余量,然而實(shí)際上絕大部分時間空調(diào)是不會運(yùn)行在滿負(fù)荷狀態(tài)下存在較大的富余,.所以節(jié)能的潛力就較大其中冷凍主機(jī),可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化作出相應(yīng)調(diào)節(jié)存在很大的浪費(fèi).
水泵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的流量與壓差是靠閥門和旁通調(diào)節(jié)來完成,因此不可避免地存在較大截流損失和大流量高壓力低溫差的現(xiàn)象.不僅大量浪費(fèi)電能而且還造成中央空調(diào)最末端達(dá)不到合理效果的情況.為了解決這些問題需使水泵隨著負(fù)載的變化調(diào)節(jié)水流量并關(guān)閉旁。
再因水泵風(fēng)機(jī)采用的是Y-起動方式電機(jī)的起動電流均為其額定電流的34倍一臺90KW的電動機(jī),其起動電流將達(dá)到500A.在如此大的電流沖擊下接觸器電機(jī)的使用壽命大大下降同時,起動時的機(jī)械沖擊和停泵時水垂現(xiàn)象,容易對機(jī)械散件軸承閥門管道等造成破壞,從而增加維修工作量和備品備件費(fèi)用.
綜上,為了節(jié)約能源和費(fèi)用,需對水泵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改造,經(jīng)市場調(diào)查與了解,采用成熟的變頻器來實(shí)現(xiàn)以便達(dá)到節(jié)能和延長電機(jī)接觸器及機(jī)械散件軸承閥門管道的使用壽命。
這是因?yàn)樽冾l器能根據(jù)冷凍水泵送風(fēng)機(jī)和冷卻水泵負(fù)載變化隨之調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在滿足中央空調(diào)系統(tǒng)正常工作的情況下，使冷凍水泵送風(fēng)機(jī)和冷卻水泵作出相應(yīng)調(diào)節(jié)。以達(dá)到節(jié)能目的以水泵為例水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速下降電機(jī)從電網(wǎng)吸收的電能就會大大減少
其減少的功耗P=P01-（N1/N0）31式
減少的流量Q=Q01-（N1/N0）2式
其中N1為改變后的轉(zhuǎn)速，N0為電機(jī)原來的轉(zhuǎn)速，P0為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下的電機(jī)消耗功率，Q0為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的水泵流量。
由上式可以看出流量的減少與轉(zhuǎn)速減少的一次方成正比但功耗的減少卻與轉(zhuǎn)速減少的三次方成正比
如假設(shè)原流量為100個單位耗能也為100個單位如果轉(zhuǎn)速降低10個單位
由2式Q=Q01-（N1/N0）=1001-（90/100）=10可得出流量改變了10個單位但功耗
由1式P=P0[1-（N1/N0）3]=1001-（90/100）3=27.1可以得出功率將減少27.1個
單位即比原來減少27.1%
再因變頻器是軟啟動方式，采用變頻器控制電機(jī)后電機(jī)在起動時及運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，均無沖擊電流，而沖擊電流是影響接觸器電機(jī)使用壽命最主要最直接的因素同時采用變頻器，控制電機(jī)后還可避免水垂現(xiàn)象，因此可大大延長電機(jī)接觸器及機(jī)械散件軸承閥門管道的使用壽命。
二水泵節(jié)能改造的方案
中央空調(diào)系統(tǒng)通常分為冷凍媒水和冷卻水兩個系統(tǒng)。
根據(jù)國內(nèi)外最新資料介紹并多處通過對在中央空調(diào)水泵系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制改造的成功范例進(jìn)行考察，現(xiàn)在水泵系統(tǒng)節(jié)能改造的方案大都采用變頻器來實(shí)現(xiàn)。
1冷凍媒水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制（推薦檢測回水溫度）見下圖
制冷模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制
該方案在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減控制方式，是冷凍回水溫度大于設(shè)定溫度時頻率無極上調(diào)。
2制熱模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制
該模式是在中中央空調(diào)中熱泵運(yùn)行即制熱時冷凍水泵系統(tǒng)的控制方案同制冷模式控制方案一樣。在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器。檢測冷凍水回水溫度再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減不同的是冷凍回水溫度小于設(shè)定溫度時頻率無極上調(diào)，當(dāng)溫度傳感檢測到的冷凍水回水溫越高變頻器的輸出頻率越低。此系統(tǒng)具有以上功能。通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上來檢測冷凍水的回水溫度。并可直接通過設(shè)定變頻器參數(shù)使系統(tǒng)溫度調(diào)控在需要的范圍內(nèi)。
隨著生活水平的提高，人們已開始關(guān)注生活與工作環(huán)境的舒適性大型公共建筑，如商場，賓館，影劇院等均設(shè)置有中央空調(diào)系統(tǒng)，而大多數(shù)中央空調(diào)的運(yùn)行，絕大部分末端機(jī)采用開/關(guān)控制方式，難以滿足人們對舒適感的要求。變頻技術(shù)的飛速發(fā)展成本進(jìn)一步下降使得這一要求成為現(xiàn)實(shí)。
1調(diào)節(jié)風(fēng)量
在中央空調(diào)系統(tǒng)中冷暖的輸送介質(zhì)，通常是水在末端將與熱交換器充分接觸的清潔空氣，由風(fēng)機(jī)直接送入室內(nèi)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)室溫的目的。在輸送介質(zhì)水溫度恒定的情況下，改變送風(fēng)量可以改變帶入室內(nèi)的制冷熱量，從而較方便地調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度這樣便可以根據(jù)自己的要求，來設(shè)定需要的室溫調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以控制送風(fēng)量使用變頻器對風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級變速在變頻的同時，輸出端的電壓亦隨之改變，從而節(jié)約了能源降低了系統(tǒng)噪音其經(jīng)濟(jì)性和舒適性是不言而喻的。
2控制方式的確立
1在室內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢?，安裝手動調(diào)節(jié)控制終端調(diào)速電位器VR和運(yùn)行開關(guān)KK置于控制終端盒，內(nèi)變頻器的集中供電由空氣開關(guān)控制，需要送電時在配電控制室直接操作調(diào)整頻率設(shè)定電位器VR，可以改變變頻器的輸出頻率，從而控制風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量關(guān)閉時斷開KK，即可此方式成本低廉隨意性強(qiáng)。
2當(dāng)室外溫度變化或者冷/暖輸送介質(zhì)溫度發(fā)生改變時將可能造成室溫隨之改變。
對環(huán)境舒適要求較高的消費(fèi)群體則可以采用自動恒溫運(yùn)行方式，選擇內(nèi)置PID軟件模塊的變頻器控制終端的方式，同手動方式電位器用來設(shè)定溫度而不是調(diào)整頻率變頻器，通過采集來自反饋端VPF/IPF的溫度測量值與給定值作比較送入PID模塊，運(yùn)算事自動改變UVW端子的輸出頻率，調(diào)整送風(fēng)量達(dá)到自動恒溫運(yùn)行。
3送風(fēng)機(jī)的分布可能不是均勻的，對于稍大的室內(nèi)空間則可以采集區(qū)域溫度平均法策略調(diào)節(jié)送風(fēng)量以滿足特殊需要量場所。
4為降低成本個別的變頻器可能沒有內(nèi)置PID軟件模塊選用外加PID調(diào)節(jié)器即可。
3冷卻水系統(tǒng)的閉環(huán)控制（推薦檢測進(jìn)水與回水溫度差調(diào)節(jié)）
由于冷卻塔的水溫是隨環(huán)境溫度而變的，其單測水溫不能準(zhǔn)確地反映冷凍機(jī)組內(nèi)產(chǎn)生熱量的多少，所以對于冷卻泵以進(jìn)水和回水間的溫差作為控制依據(jù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)水和回水間的恒溫差控制是比較合理的溫差大說明冷凍機(jī)組產(chǎn)生的熱量大應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速增大冷卻水的循環(huán)速度溫差小說明冷凍機(jī)組產(chǎn)生的熱量小可以降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速減緩冷卻水的循環(huán)速度以節(jié)約能源.現(xiàn)有的控制方式大都先確定一個冷卻泵變頻器工作的最小工作頻率將其設(shè)定為
下限頻率并鎖定變頻冷卻水泵的頻率是取冷卻管進(jìn)出水溫度差和（出水溫度）信號來調(diào)節(jié)當(dāng)進(jìn)出水溫差大于設(shè)定值時頻率無極上調(diào)當(dāng)進(jìn)出水溫差小于設(shè)定值時頻率無極下調(diào)（同時當(dāng)冷卻水出水溫度高于設(shè)定值時頻率優(yōu)先無極上調(diào)當(dāng)冷卻水出水溫度
低于設(shè)定值時按溫差變化來調(diào)節(jié)頻率進(jìn)出水溫差越大變頻器的輸出頻率越高進(jìn)
出水溫差越小變頻器的輸出頻率越低）
其優(yōu)點(diǎn)有
1只需在中中央空調(diào)冷卻管出水端安裝一個溫差傳感器如上圖安裝在冷卻水系統(tǒng)中中央空調(diào)冷卻水出水主管上的AB處簡單可靠
2當(dāng)冷卻水出水溫度高于溫度上限設(shè)定值時頻率直接優(yōu)先上調(diào)至上限頻率
3當(dāng)冷卻水出水溫度低于溫度下限設(shè)定值時頻率直接優(yōu)先下調(diào)至下限頻率而采用冷卻管進(jìn)出水溫度差來調(diào)節(jié)很難達(dá)到這點(diǎn)
4當(dāng)冷卻水出水溫度介于溫度下限設(shè)定值與溫度上限設(shè)定值時通過對冷卻水出水溫度及溫度上下限設(shè)定值進(jìn)行計(jì)算從而達(dá)到對頻率進(jìn)行無極調(diào)速閉環(huán)控制迅速準(zhǔn)確
5節(jié)能效果更為明顯當(dāng)冷卻水出水溫度低于溫度上限設(shè)定值時采用冷卻管進(jìn)出水溫度差來調(diào)節(jié)方式?jīng)]有將出水溫度低這一因素加入節(jié)能考慮范圍而僅僅由溫度差來對頻率進(jìn)行無極調(diào)速而采用上下限溫度來調(diào)節(jié)方式充分考慮這一因素因而節(jié)能效果更為明顯通過對多家用戶市場調(diào)查平均節(jié)電率要提高5以上節(jié)電率達(dá)到2040
6具有首次起動全速運(yùn)行功能通過設(shè)定變頻器參數(shù)中的數(shù)值可使水系統(tǒng)充分交換一段時間避免由于剛起動運(yùn)行時熱交換不充分而引起的系統(tǒng)水流量過小。