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    案例頻道

    中央空調(diào)的變頻調(diào)速系統(tǒng)方案
    • 企業(yè):時代集團(tuán)公司變頻推廣部     領(lǐng)域:工廠信息化     行業(yè):電子制造    
    • 點(diǎn)擊數(shù):1435     發(fā)布時間:2008-07-15 11:19:55
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    一、概述

    1.中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成;
        如圖1,中央空調(diào)系統(tǒng)主要由以下幾部份組成:
    (1)冷凍機(jī)組    
        這是中央空調(diào)的“制冷源”,通往各個房間的循環(huán)水由冷凍機(jī)組進(jìn)行“內(nèi)部熱交換”,降溫為“冷凍水”。


    圖1 中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成

    2.冷卻水塔用于為冷凍機(jī)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;
    (1)冷凍水循環(huán)系統(tǒng) (圖1)

        由冷凍泵及冷凍水管道組成。從冷凍機(jī)組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道,在各房間內(nèi)進(jìn)行熱交換,帶走房間熱量,使房間內(nèi)的溫度下降。

        從冷凍機(jī)組流出、進(jìn)入房間的冷凍水簡稱為“出水”:流經(jīng)所有的房間后回到冷凍機(jī)組的冷凍水簡稱為“回水”。

    (2)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)    
        由冷凍泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍機(jī)組進(jìn)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冷卻塔,使之在冷卻塔與大氣進(jìn)行熱交換,然后在將降了溫的冷卻水,送回到冷卻機(jī)組。如此不斷循環(huán),帶走了冷凍機(jī)組釋放的熱量。

        流進(jìn)冷凍機(jī)組的冷卻水簡稱為“進(jìn)水”;從冷凍機(jī)組流回冷卻塔的冷卻水簡稱為“回水”。

    4.冷卻風(fēng)機(jī)有兩種情況:
    (1)室內(nèi)風(fēng)機(jī)   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。
    (2)冷卻塔風(fēng)機(jī)   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。
        可以看出,中央空調(diào)系統(tǒng)是工作過程室一個不斷地進(jìn)行熱交換的能量轉(zhuǎn)換過程。在這里,冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)是能量的主要傳遞者。因此,對冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制便是中央空調(diào)控制系統(tǒng)的重要組成部份。

    5.溫度檢測     通常使用熱電阻,如圖1中的Rt1、Rt2、Rt3。中央空調(diào)的拖動系統(tǒng)通常由以下部份組成:
    ① 冷凍機(jī)組拖動系統(tǒng);
    ② 冷凍泵拖動系統(tǒng)        由若干臺水泵組成;
    ③ 冷卻泵拖動系統(tǒng)        也由若干臺水泵組成;
    ④ 風(fēng)機(jī)(包括室內(nèi)風(fēng)機(jī)和冷卻塔風(fēng)機(jī))拖動系統(tǒng)。
    拖動系統(tǒng)一般均不能調(diào)速,故耗能大,且溫度的調(diào)節(jié)比較粗略。

    二、中央空調(diào)變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本考慮
        下面就冷凍水泵的冷卻水泵變頻調(diào)速進(jìn)行分析(冷凍機(jī)組和冷卻塔風(fēng)機(jī)也可進(jìn)行變頻調(diào)速,可以參見風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的變頻調(diào)速),由于冷凍水泵和冷卻水泵都是循環(huán)水,這就和供水系統(tǒng)有所區(qū)別。

    1、供水系統(tǒng)
    (1)用水特點(diǎn) 
        在供水系統(tǒng)中,用戶抽用的水是消耗掉的。它并不回到水泵的進(jìn)水口,對拖動系統(tǒng)毫無反饋?zhàn)饔谩?BR>(2)調(diào)速特點(diǎn) 
        在供水系統(tǒng)中,當(dāng)通過改變轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量時,揚(yáng)程也雖之改變,并且,揚(yáng)程是和轉(zhuǎn)速的平方成正比的:
        H1/H2=nI2 / n22
    (3)功率計(jì)算    
    功率與揚(yáng)程的流量的乘積成正比,而流量和轉(zhuǎn)速成正比,因而功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比:
        Q1/Q2=n1/n2
        P1/P2=n1 3/n23

    2、循環(huán)系統(tǒng)
    (1)用水特點(diǎn)    
        在循環(huán)水系統(tǒng)中,所用的水是并不消耗的。從水泵流出的水又將流回水泵的進(jìn)口處,并且,回水本身具有一定的動能和位能,將反饋到水泵的進(jìn)水口。
    (2)調(diào)速特點(diǎn)   
        在通過改變轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量時,揚(yáng)程并無變化。更準(zhǔn)確地說在循環(huán)水系統(tǒng)中,用揚(yáng)程來描述水泵的作功情形是不夠 準(zhǔn)確的。
    (3)壓差的概念    
        循環(huán)水系統(tǒng)的工作情況與電路十分類似,水泵的作功情形也通過水泵出水與回水的壓力差PD來描繪:
        PD=P1-P2
    (4)功率計(jì)算     
        與電路的工作情形相類似,循環(huán)水系統(tǒng)中的流量大小是與壓差P成正比的:
        Q=PD/R
        而水泵作功的功率可計(jì)算如下:
        P=PD*R=Q2*R
        所以,在循環(huán)水系統(tǒng),水泵的功率是和轉(zhuǎn)速的平方成正比的:
         P1/P2=n12 /n22
        由此可見,循環(huán)水系統(tǒng)與供水系統(tǒng)相比節(jié)能效果要差一些。仍能達(dá)到20%以上的節(jié)能效果。

    3.中央空調(diào)變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制依據(jù)
        中央空調(diào)系統(tǒng)的外部熱交換兩個循環(huán)系統(tǒng)來完成。循環(huán)水系統(tǒng)的回水與進(jìn)(出)水溫度之差,反映了需要進(jìn)行熱交換的熱量。因此,根據(jù)回水與進(jìn)水(出)水溫度之差來控制循環(huán)水的流動速度,從而控制了進(jìn)行熱交換的速度,是比較合理的控制方法。
    (1)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制
        由于冷凍水的回水溫度是冷凍機(jī)組“冷凍”的結(jié)果,常常是比較穩(wěn)定的。因此,單是回水溫度的高低就足以反映房間內(nèi)的溫度。所以,冷凍泵的變頻調(diào)速系統(tǒng),可以簡單地根據(jù)回水溫度進(jìn)行如下控制:回水溫度高,說明房間溫度高,應(yīng)該提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速,加快冷凍水的循環(huán)速度;反之,回水溫度低,說明房間溫度低,可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速,減緩冷凍水的循環(huán)速度,以節(jié)約能源。簡言之,對于冷凍水循環(huán)系統(tǒng),控制依據(jù)是回水溫度,即通過變頻調(diào)速,實(shí)現(xiàn)水的恒溫度控制。
    (2)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制       
        由于冷卻塔的水溫是隨環(huán)境溫度而變的其單側(cè)水溫度不能準(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),宙實(shí)現(xiàn)進(jìn)水和回水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。

    4.中央空調(diào)變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方式
        中央空調(diào)的水循環(huán)都由若干臺水泵組成,其系統(tǒng)框圖如圖2。采用變頻調(diào)速時,可以有兩種方案:(1)一臺變頻器方案。(2)全變頻方案。現(xiàn)以一臺變頻控制三臺冷凍泵或三臺冷卻泵的各泵切換方法如下:
    A、 先啟動1號泵,進(jìn)行恒溫度(差)控制;
    B、 當(dāng)1號泵的工作頻率上升到50HZ或上限切換頻率(如48HZ)時,將工頻啟動2號泵;1號泵仍變頻運(yùn)行,進(jìn)行恒溫度(差)控制;
    C、 當(dāng)1號泵的工作頻率上升到50HZ或上限切換頻率(如48HZ)時,將工頻啟動3號泵;1號泵仍變頻運(yùn)行,進(jìn)行恒溫度(差)控制;
    D、 當(dāng)1號泵的工作頻率下降至設(shè)定的下限切換頻率時,則2號泵停機(jī)。
    E、 當(dāng)1號泵的工作頻率下降至設(shè)定的下限切換頻率時,將3號泵停機(jī)。這時,只有1號泵處于變頻調(diào)速狀態(tài)。
        設(shè)置步驟分兩種情況:一種是外置PID調(diào)節(jié)器,一種是內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器。與恒壓供水系統(tǒng)相似。


     
    圖2 變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖

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