中央空調(diào)系統(tǒng)水泵變頻改造技術(shù)
.jpg)
隨著變頻技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展和普及，在空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)相當普遍。如何選擇變頻控制思路是一個值得探討的問題，如果選擇不合理可能會起不到應(yīng)有的效果甚至會影響到空調(diào)系統(tǒng)的正常使用。
變頻技術(shù)的日益成熟，利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機結(jié)合，構(gòu)成溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量；采用變頻調(diào)速技術(shù)不僅能使商場室溫維持在所期望的狀態(tài)，讓人感到舒適滿意，可使整個系統(tǒng)工作狀態(tài)平緩穩(wěn)定，更重要的是其節(jié)能效果高達30%以上，能帶來很好的經(jīng)濟效益。
1
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)計時，中央空調(diào)系統(tǒng)必須按天氣最熱、負荷最大時設(shè)計，并且留10-20%
設(shè)計余量，然而實際上絕大部分時間空調(diào)是不會運行在滿負荷狀態(tài)下，存在較大的富余，所以節(jié)能的潛力就較大，其中，冷凍主機可以根據(jù)負載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負載變化作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，存在很大的浪費。
水泵系統(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，不僅大量浪費電能，而且還造成中央空調(diào)最末端達不到合理效果的情況。為了解決這些問題需使水泵隨著負載的變化調(diào)節(jié)水流量并關(guān)閉旁通。
再因水泵采用的是Y- △起動方式，電機的起動電流均為其額定電流的3 ～ 4倍，一臺90KW的電動機其起動電流將達到500A
，在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機的使用壽命大大下降，同時，起動時的機械沖擊和停泵時水垂現(xiàn)象，容易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備品、備件費用。
采用變頻器控制能根據(jù)冷凍水泵和冷卻水泵負載變化隨之調(diào)整水泵電機的轉(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和冷卻水泵作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，以達到節(jié)能目的。水泵電機轉(zhuǎn)速下降，電機從電網(wǎng)吸收的電能就會大大減少。
其減少的功耗 △ P=P0 〔 1-(N1/N0)3 〕 （1）式
減少的流量 △ Q=Q0 〔 1-(N1/N0) 〕 （ 2 ）式
其中N1為改變后的轉(zhuǎn)速， N0為電機原來的轉(zhuǎn)速， P0為原電機轉(zhuǎn)速下的電機消耗功率， Q0為原電機轉(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=Q0 〔 1-(N1/N0) 〕 =100 ＊〔 1-(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]=100 ＊〔 1-(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后，電機在起動時及運轉(zhuǎn)過程中均無沖擊電流，而沖擊電流是影響接觸器、電機使用壽命最主要、最直接的因素，同時采用變頻器控制電機后還可避免水垂現(xiàn)象，因此可大大延長電機、接觸器及機械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。
2
中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理
1、冷凍機組：通往各個房間的循環(huán)水由冷凍機組進行“內(nèi)部熱交換”作用，使冷凍水降溫為5~7℃。并通過循環(huán)水系統(tǒng)向各個空調(diào)點提供外部熱交換源。內(nèi)部熱交換產(chǎn)生的熱量，通過冷卻水系統(tǒng)在冷卻塔中向空氣中排放。內(nèi)部熱交換系統(tǒng)是中央空調(diào)的“制冷源”。
2、冷凍水塔：用于為冷凍機組提供“冷卻水”。
3、“外部熱交換”系統(tǒng)：由兩個循環(huán)水系統(tǒng)組成：
⑴、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)由冷凍泵及冷凍管道組成。從冷凍機組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在各個房間內(nèi)進行熱交換，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降。
⑵、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷卻泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍機組進行熱交換，使水溫冷卻的同時，必將釋放大量的熱量，該熱量被冷卻水吸收，使冷卻水溫度升高，冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入水塔，使之在冷卻塔中與大氣進行熱交換，然后再將降了溫的冷卻水，送回到冷凍機組，如此不斷循環(huán)，帶走冷凍機組成釋放的熱量。
4、冷卻風機
⑴、室內(nèi)風機：安裝于所有需要降溫的房間內(nèi)，用于將由冷凍水冷卻了的冷空氣吹入房間，加速房間內(nèi)的熱交換；
⑵、冷卻塔風機用于降低冷卻塔中的水溫，加速將“回水”帶回的熱量散發(fā)到大氣中去。
3
水泵變頻技術(shù)探討
1、中央空調(diào)系統(tǒng)，裝機功率分布
2、輔機改造尤其是水泵的節(jié)能改造被很多從事節(jié)能企業(yè)看好
2.1.中央空調(diào)系統(tǒng)水泵部分確實有改造空間。
2.2.國家有關(guān)部門對變頻改造的政策支持力度加大。
2.3.高昂的運行費用給用戶的壓力，也促使企業(yè)有了改造的動力。
2.4.存在的問題是：有些節(jié)能企業(yè)并不了解中央空調(diào)水系統(tǒng)的特點，一味夸大變頻改造的效果。
3、揚程富余是目前中央空調(diào)水系統(tǒng)的普遍現(xiàn)象
3.1.開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)水泵揚程的作用是不一樣的。
3.2.設(shè)計者一般對水系統(tǒng)要求的流量會進行比較仔細的計算，對揚程的要求按照水泵現(xiàn)成資料來取的為多。
3.3.老的水泵選型資料對大流量的水泵揚程一般都比較高。
3.4.有些暖通空調(diào)設(shè)計者對自己的設(shè)計的不自信。
4、中央空調(diào)系統(tǒng)水泵楊程的計算
4.1.冷水機組阻力：由機組制造廠提供，一般為60~100kPa。（采用板式換熱器的設(shè)備在120kPa左右）
4.2.管路阻力：包括磨擦阻力、局部阻力。
4.3.空調(diào)未端裝置阻力。
4.4.冷卻塔部分的阻力。不管系統(tǒng)的大小，其實中央空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)的水阻相差不大，一般在0.15Mpa—0.25Mpa之間。
在現(xiàn)實設(shè)計中，揚程普遍偏大，主要原因有：
a.過大估計了水系統(tǒng)沿途的各種配件的阻力。
b.相互套用設(shè)計參數(shù)。
c.對自己設(shè)計不自信，總認為大點保險。
揚程設(shè)計偏大，在使用中水泵電機功率因數(shù)很低，水泵電機電流比額定電流偏小。為水泵變頻改造提供了空間。
5、水泵變頻的基本原理
5.1.P(功率)=Q(流量)╳H(壓力)
5.2.流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比
5.3.壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比
5.4.功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比
5.5.變頻的主要目的是通過改變水泵的頻率，降低水泵轉(zhuǎn)速，提高水泵的功率因數(shù)以達到節(jié)能的目的。
6、水泵的變頻會損失大量流量
1.由于設(shè)計揚程偏大，水泵的功率因數(shù)會很低（50%-60%）
2.變頻器是按照監(jiān)控水泵功率因數(shù)來決定變頻的比例。
3.自動運行變頻器的時候，基本變頻的比例都在30%
4.同時損失的30%流量就對系統(tǒng)的使用帶來了問題。
7、中央空調(diào)系統(tǒng)水泵改造的出路
1.既然原設(shè)計揚程偏大，那就調(diào)換一個水泵。
2.調(diào)換沒有現(xiàn)成的規(guī)格時，進行水泵泵體的改造。
8、水泵泵體改造的辦法
決定水泵送水流量的關(guān)鍵是水泵葉輪的泵水槽寬度。
決定水泵揚程的關(guān)鍵是水泵葉輪的外徑和泵殼的間距。
9、水泵節(jié)能改造的辦法
通過對水泵也輪本身的改造或者從配達到需要的流量和揚程。
無需改變水泵原有安裝管道，在確定達到流量和揚程要求后根據(jù)電機的實際運行電流選配新的電機。
一般情況下，電機改小的比例30%。
10、中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的方向
1.大型離心機組的變頻改造。
2.水泵的節(jié)能改造。
3.冷卻塔風機的節(jié)能改造。
4.中央空調(diào)運行智能化改造。
4
中央空調(diào)系統(tǒng)進行變頻改造的優(yōu)點
變頻節(jié)能改造后除了可以節(jié)省大量的電能外還具有以下優(yōu)點：
1 、只需在中中央空調(diào)冷卻管出水端安裝一個溫度傳感器（如圖，安裝在冷卻水系統(tǒng)中中央空調(diào)冷卻水出水主管上的B處），簡單可靠。
2 、當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、出水溫度差來調(diào)節(jié)很難達到這點。
4 、當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)定值進行PID計算，從而達到對頻率進行無極調(diào)速，閉環(huán)控制迅速準確。
5 、節(jié)能效果更為明顯。當冷卻水出水溫度低于溫度上限設(shè)定值時，采用冷卻管進、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)電率達到20 ％以上。
意嘉泵業(yè)其他產(chǎn)品：管道泵 立式管道泵 臥式管道泵 管道增壓泵 熱水管道泵 清水管道泵 單相管道泵 不銹鋼管道泵 玻璃鋼管道泵 襯氟管道泵 管道離心泵 立式管道離心泵 臥式管道離心泵 不銹鋼管道離心泵 熱水管道離心泵 低速管道離心泵 高揚程管道離心泵 管道離心泵廠家 立式管道離心泵價格 單級管道離心泵 立式單級管道離心泵 管道離心泵報價
意嘉泵業(yè)其他產(chǎn)品：管道泵 多級離心泵 磁力泵 排污泵 化工泵 螺桿泵 多級泵 隔膜泵 自吸泵 油桶泵 齒輪油泵 計量泵 屏蔽泵 離心泵 潛水泵 深井泵 塑料泵 氟塑料泵 液下泵 漩渦泵 紙漿泵 玻璃鋼泵 轉(zhuǎn)子泵 管道離心泵 濃漿泵 消防泵 水泵控制柜 污水泵 成套給水設(shè)備
