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(yīng)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(guān)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(chǔ)上，研究了其控制邏輯和策略。 

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)；變流量；邏輯；策略  中圖分類號(hào)：te08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：  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(chǔ)是：伯努力方程在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，即水泵的揚(yáng)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(shù)的目標(biāo)和理念是：在滿足系統(tǒng)負(fù)荷需求下，采用變流量和變揚(yáng)程的控制，并在控制系統(tǒng)中內(nèi)嵌水泵、變頻器和馬達(dá)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(tái)數(shù)，達(dá)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(jì)算顯示，開2 臺(tái)水泵操作同樣能滿足系統(tǒng)負(fù)荷，但比開1 臺(tái)水泵要節(jié)能75%。內(nèi)在原因是揚(yáng)程需求在起作用，空調(diào)水系統(tǒng)是變壓變流量，當(dāng)流量減低時(shí)，流速也降低，且流速和揚(yáng)程是平方關(guān)系，即當(dāng)負(fù)荷是50%時(shí)，揚(yáng)程僅需原來的25%，節(jié)能是很巨大的。而開1 臺(tái)水泵就要提供100％的揚(yáng)程，75％的揚(yáng)程就是多余的，也就是浪費(fèi)的。  所以在空調(diào)水泵變頻系統(tǒng)中，在滿足負(fù)荷的情況下，唯有盡可能降低水泵的揚(yáng)程，才是安全的和真正節(jié)能的。  圖a-3 所示為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(hào)對(duì)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(fù)荷的需要。壓力信號(hào)在水中的傳播速度比溫度快得多的多，所以可以及時(shí)反映負(fù)荷的變化，達(dá)到既滿足末端負(fù)荷的需要，又達(dá)到節(jié)能的目的。  當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷減少，即部分空調(diào)末端關(guān)閉時(shí)，壓差信號(hào)偏離設(shè)定值（變大），則控制器向變頻器發(fā)出指令，水泵降低頻率運(yùn)行，直到壓差信號(hào)恢復(fù)為設(shè)定值，反之亦然。  二．水泵變頻控制要點(diǎn)    圖a-2二次泵變頻控制原理示意圖    變頻時(shí)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(shí)的性能曲線的變化特點(diǎn)，特別是效率的變化規(guī)律。      圖a-3  例如：當(dāng)系統(tǒng)需要負(fù)荷是250m3/h時(shí)，定速泵工作點(diǎn)會(huì)在圖中的b點(diǎn)，此點(diǎn)的效率＜50%，而該泵如果變頻運(yùn)行到40%，工頻轉(zhuǎn)速（即20hz）時(shí)，水泵的工作點(diǎn)是a點(diǎn)，而a點(diǎn)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(tái)數(shù)切換和變頻之間最佳的組合以達(dá)到最佳的節(jié)能效果的原則。例如，開兩臺(tái)泵在頻率f1下運(yùn)行與開三臺(tái)泵在f2下運(yùn)行相比后者節(jié)能，則采用三臺(tái)泵在f2下運(yùn)行的模式運(yùn)行。  四、變頻控制策略的應(yīng)用實(shí)例  例如，某項(xiàng)目共采用了二組變頻冷凍二次泵，針對(duì)每一組變頻泵，我們均做了典型負(fù)荷下的運(yùn)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(shí)的綜合效率，因?yàn)轭l率降低時(shí)水泵功耗降低，而電機(jī)及變頻器的效率均會(huì)下降，尤其是電機(jī)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(shè)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(gè)  2、系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能分析      第一組 變頻二級(jí)離心冷凍水泵技術(shù)參數(shù)表  水泵功能：冷凍水二次泵 揚(yáng)程：24 m  馬達(dá)功率：15kw 運(yùn)行泵數(shù)量：2+1  轉(zhuǎn)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(yùn)行費(fèi)用分析    雙泵并聯(lián)運(yùn)行    以年運(yùn)行8760小時(shí)計(jì)，定速泵年耗電量為95053kwhr.  變頻運(yùn)行分析    水泵總效率對(duì)比表    負(fù)荷 小時(shí) 流量 揚(yáng)程 轉(zhuǎn)速 泵效率 軸功率 馬達(dá)效率 耗電 費(fèi)用 水電綜合效率  單泵運(yùn)行    雙泵并聯(lián)運(yùn)行    以年運(yùn)行8760小時(shí)計(jì)，變頻泵年總耗電58899kwhr    第二組變頻二級(jí)離心冷凍水泵技術(shù)參數(shù)表  水泵功能：冷凍水二次泵 揚(yáng)程：20 m  馬達(dá)功率：15kw 運(yùn)行泵數(shù)量：2+1  轉(zhuǎn)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(yùn)行費(fèi)用分析    雙泵并聯(lián)運(yùn)行    以年運(yùn)行8760小時(shí)計(jì)，定速泵年耗電量為78229kwhr.  變頻運(yùn)行分析  總效率對(duì)比表    電機(jī)效率表    雙泵并聯(lián)運(yùn)行    以年運(yùn)行8760小時(shí)計(jì)，變頻泵年耗電量為50769kwhr  五、結(jié)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(duì)文章所述項(xiàng)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(fèi)：￥127，228  注：電費(fèi)按每度2.00元rmb計(jì)  注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用pdf形式查看。