最新空调节电技术

最新空调节电技术
●概述
　　在中央空调系统中，冷冻水泵和冷却水泵的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的，且留有一定的设计余量。在没有使用调速的系统中，水泵一年四季在工频状态下全速运行，只好采用节流或回流的方式来调节流量，产生大量的节流或回流损失，且对水泵电机而言，由于它是在工频状态下全速运行，因此造成了能量的大大浪费。
　　 由于四季的变化，阴雨雪及白天与黑夜时，外界温度不同，使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低。也就是说，中央空调实际大部分时间运行在低负荷状态下。据统计，满负荷运行时间每年不超过10-20小时。
　　 实践证明，在中央空调的循环系统（冷却泵和冷冻泵）中接入变频系统，利用变频技术改变电机转速来调节流量和压力的变化用来取代阀门控制流量，能取得明显的节能效果。
●节能原理：
一般中央空调冷冻水设计温差为5~7℃，即在低温差、大流量情况下工作，从而增加了管路系统的能量损失，浪费了水泵运行的输送能量。我们知道：冷冻水、冷却水带走的热量×流量 ×温差，而传输的介质是水，其比热是不变的。这样，我们可以适当提高温差，降低流量，也降低了转速，使其乘积不变，使冷冻水、冷却水带走的热量相同，即可达到节能目的。
1）简单安全的接线方式，将节电器串联于压缩机主线上端，节电器电能输出通过接触器直接供给；
2）不改变压缩机原有的保护控制功能，不改变风量；
3）软启动柔性运行方式，无启动冲击电流，减小磨损，降低发热，延长使用寿命；
4）温度闭环控制自适应系统，自动跟踪调节输出功率大小，耗电最少，提高了运行效率；
5）过载保护和缺相保护；
6）不改变空调机原有的操作方式，具有可任意选择的手动/自动运行模式，便于维护维修。
7）节电率：20%-50%。
●适用范围：大型商场、超市、写字楼、工厂等许多用电场所里。

案例：中央空调节能节电控制系统

中央空调

是现代物业大厦，大型工厂，宾馆商场不可缺少的设施，但由于中央空调功率大，耗能大，加上设计上存在“大马拉小车”的现象，支付中央空调所用电费是用户一项巨大的开支。中央空调提供工厂，商场，写字楼，娱乐场所，宾馆酒楼和住宿楼的制冷，保持整栋大厦温度恒定，但因为季节和昼夜的变化，及其他因素，大厦需冷量具有很明显的需求变化，而传统中央空调并不能监测环境的变化而调节自身的能耗，加之工艺设计上电机功率设计有相当的富裕量，即水泵的流量和扬程都大于实际所需，所以加装本公司开发生产的变频节能装置是十分必要和有明显节电效果的。随着变频技术的成熟和发展，“一天的电费用两天的电”不再是天方夜谭。对中央空调进行变频节能改造是降本增效的一条捷径。
[B]冷却水系统的变频调速[/B]
[B]1 控制的主要依据[/B]
基本情况 冷却水的进水温度也就是冷却水塔内水的温度，它取决于环境温度和冷却风机的工作情况；回水温度主要取决于冷冻主机的发热情况，但还和进水温度有关。
[B]温度控制 [/B]
在进行控制时，有两个基本情况：如果回水温度太高，将影响冷冻主机的冷却效果。为了保护冷冻主机，当回水的温度超过一定值后，必须进行保护性跳闸。一般情况下，回水温度不得超过37度。因此，根据回水温度来决定冷却水的流量是可取的。即使进水和回水的温度很低，也不允许冷却水断流。因此，在实行变频调速时，变频器需预置一个下限频率。综合起来，即是：当回水温度较低时，冷却泵以下限转速运行；当回水温度较高时，冷却泵的转速也逐渐升高，而当回水温度升高到某一设定值（如35度）时，应该采取进一步措施；或增加冷却泵的运行台数，或增加水塔冷却风机的运行台数。[B]温差控制 [/B]
温差量能反映冷冻主机的发热情况、体现冷却效果的是回水温度T0与进水T i之间的“温差”∆ t，因为

温差的大小反映了冷却水从冷冻主机带走的热量，所以，把温差∆ t作为控制的主要依据，通过变频调速实现温差控制是可取的。即：温差大，说明主机产生的热量多，应提高冷却泵的转速、加快冷却水的循环，反之，温差小，说明主机产生的热量少，可以适当降低冷却泵的转速、减缓冷却水的循环。实际运行表明，把温差值控制在3~5度的范围内是比较适宜的。
[B]温差与进水温度的综合控制[/B]
由于进水温度是随环境温度而改变的，因此，把温差恒定为某值并非上策。因为，当我们采用变频调速系统时，所考虑的不仅仅是冷却效果，还必须考虑节能效果。具体地说，则：温差值定低了，水泵的平均转速上升，影响节能效果：温差值定高了，在进水温度偏高时，又会影响冷却效果。实践表明，根据进水温度来随时调整温差的大小是可取的。即：进水温度低时，应主要着眼于节能效果，控制温差可适当地高一点；而在进水温度高时，则必须保证冷却效果，控制温差应低一些。
[B]2 控制方案[/B]
根据以上介绍的情况，冷却泵采用变频调速的控制方案可以有多种，考虑到节能和致冷的综合效果，我们利用温差控制为主，回水温度控制为辅来控制冷却水系统。用一台变频器切换控制一台或一台以上电机，具体方式是：用传感器采集冷却水进水和出水温度，PID将温差量变为模拟量反馈给中央处理器，然后由中央处理器控制变频器的频率。当温差相差不大，冷却水流量可适当减少，这时中央处理器使变频器输出为设定的低频值，电机转速减慢，水流量减少；当温差较高时，冷冻机组有更多的热量需要带走，这时中央处理器使变频器输出为设定的较高频率值，电机转速加快，水流量增加，带走更多的热量。如果冷却水的回水温度超过32℃时（可以根据实际情况设定），变频器优先以较高频运行，这样能够根据系统实时需要，提供合适的流量，不会造成电能浪费。
[B]冷冻水系统的变频调速
1 控制的主要依据[/B]
在冷冻水系统的变频调速

方案中，提出的控制依据主要有两种：
1）压差控制， 即以出水压力和回水压力之间的压差作为控制依据，基本考虑是使最高楼层的冷冻水能够保持足够的压力。这种方案存在着两个问题：没有把环境温度变化的因素考虑进去，就是说，冷冻水所带走的热量与房间温度无关，这明显地不大合理。
2）温度或温差控制，严格地说，冷冻主机的回水温度和出水温度之差表明了冷冻水从房间带走的热量，应该作为控制依据。但由于冷冻主机的出水温度一般较为稳定，故实际上，只需根据回水温度进行控制就可以了。为了确保最高楼层具有足够的压力，在回水管上接一个压力表，如果回水压力低于规定值，电动机的转速将不再下降。
[B]2 控制方案[/B]
综合上述分析，可以改进的控制方案有两种：压差为主温度为辅的控制以压差信号为反馈信号，进行恒压差控制。而以回水温度信号作为目标信号，使压差的目标值可以在一定范围内根据回水温度进行适当调整。就是说，当房间温度较低时，使压差的目标值适当下降一些，减小冷冻泵的平均转速，提高节能效果。这样一来，既考虑到了环境温度的因素，又改善了节能效果。温度（差）为主压差为辅的控制以温度（或温差）信号为反馈信号，进行恒温度（差）控制，而以压差信号作为目标信号。就是说，当压差偏高时，说明负荷较重，应适当提高目标信号，增加冷冻泵的平均转速，确保最高楼层具有足够的压力。对于冷冻水系统我们采用全闭环温度控制。用一台变频器切换带动一台或一台以上冷冻电机。具体方法是：在保证冷冻机组冷冻水流量所需前提下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，可将其设定为下限频率。水泵电机频率调节是通过安装在系统管道上温度传感器测回水温度。温控器将其与设定值进行比较。当冷冻回水温度大于设定值时，变频器输出上限频率，水泵电机高速运转；当冷冻回水温度小于设定温度时电机以设定的频率曲线工作。
[B]信号的转换[/B]
温度信号的转换 一般说来，由于温度较低，

变化范围也不大，故温度传感器以铂电阻（Pt100）为宜，信号转换我们直接采用AL808温差PID，不但将温差信号转换0-10V的标准模拟量信号，而且可以显示回水温度、进水温度、温差值使用起来很方便。
主要的功能有：a) 变频/工频切换功能如将转换1开关置于“停”位，则不改变原控制柜的操作，如要变频运行，则转换1开关必须置于“1号”位或“2号”位b) 闭环全自动运行功能将转换开关2置于“闭环”位，“闭环运行”指示灯亮，此时变频器的运行频率由PID自动给定，无须人工调节。c) 开环调节功能将转换开关2置于“开环”位，“开环运行”指示灯亮，此时变频器的运行频率通过调节电位器，人为设定。
从运行情况看，进行变频节能改造后：1） 节能效果显著；2） 实现了软启动，电机启动电流大幅度下降，避免了电机启动时对电网的冲击；3） 设备运行更平稳，消除了启动和停机时的水锤效应；4） 实现了闭环全自动控制，提高了自动化水平，运行安全可靠、无人值守。