通過對中央空調的循環水泵運行分析,進行相應的改造達到節能,以及通過對中央空調循環水泵的供電進行變頻處理和一般工況,循環水泵通過變頻控制年可以節能45%以上。中央空調循環水泵供電變頻改造,節能效果明顯,值得推廣。
中央空調廣泛用于企事業等場所,是一種量大面廣、耗電多的通用設備。循環水泵是中央空調重要的輔助設備。主要分為冷(暖)凍水泵,和冷卻水泵。傳統的循環水泵控制是全速額定運轉,循環水泵都提供固定水量,進行熱交換。而實際生產生活中,隨著外界溫度等指標的變化,我們需要對流量進行控制和調節,zui常用的方法是通過調節閥門或擋板開度的大小來調整受控對象,這樣就使得相當多的能量以閥門、擋板的截流損失消耗掉了。眾多中央空調循環泵運行效率僅為45% ~50%,由此可見,提高循環水泵效率非常有利于中央空調的經濟運行。
中央空調循環水泵耗能分析
國家制冷學會的大量實地調查數據顯示,在我國南方,特別是珠三角地區,每年空調制冷開機時間是10個月左右。
從上圖可看出100%~70%負載量在7、8、9月份出現;70%~40%負載量在5、6、10月份出現;40%以下負載量在3、4、11、12月份出現;可見一年中系統負載率在50%以下的時間占全部運行時間的50%以上,由此可見中央空調循環泵節能空間很大。
循環水泵的節能分析
按以下圖水泵耗電變化曲線特性圖分析,變頻變速水泵節能潛力很大。
1.空調系統水泵的運行分析
中央空調內循環水泵是按照一年中的zui大負荷進行選配的。從安全運行角度出發,循環水泵的出力必須在水循環系統zui大流量和阻力的額定功率基礎上增加5%~10%的富裕量。由于循環水泵大多采取定速運行,其負荷不便調節,一般都采取調節擋板或閥門的開度來控制流量和壓力,造成很大的節流損失,浪費大量能源。
2.變頻變速調節法
水泵廠家提供的特性曲線,如果轉速改變,水泵的性能隨之變化,從而使工況點改變。采用變速(降速)調節水泵工況點,不會產生附加的摩擦損失,因此效率較高,可調適應范圍較廣。
3.水泵采用調頻變速后的節能分析
(1) 非zui高峰期流量調節
例如空調系統中:流量Q'= 0.8Q得出n'/n = 0.8
則:N'=(n'/n)3N = 0.8*0.8*0.8N = 0.512N
式中:Q、H、N分別表示水泵轉速為n時的流量、揚程、軸功率。
由以上公式可知通過變頻變速的水泵當流量減少到原來的0.8倍時可以節省用電量49.8%。
以某方案為例,選用“約克"YS450螺桿式冷水機組二臺,45kW冷卻水泵3臺(其中1臺為備用)、37kW冷卻水泵3臺(其中1臺為備用), 250m3/h冷卻塔2臺。冷水機組的冷凍水流量的zui大和zui小值分別為356 m3/h和163 m3/h,系統冷凍水流量的zui大和zui小值分別為712m3/h和163 m3/h,可調節冷凍水流量范圍為22.9%~100%。
該空調系統的2臺冷凍水泵、2臺冷卻水泵通過zui保守的計算,在冷凍水流量80% 工況下也節省用電(45kW×2+37kW×2×49.8%=81.67kW,每天按10小時運行來算節省電量81.67×10=816.7 (kWh)度電,每年按8個月運行來計算,節省電量816.7×30×8 =196008(kWh)度電,從而大大地減少空調運行的成本。
水泵采用調頻調速方案后,不僅可以大大節省電能,而且還可以在以下的方面獲得節能。
(2) 循環水泵電機啟動
水泵電機軟啟動,克服電機啟動的大電流沖擊和停泵水錘現象,在減少對電網沖擊的同時,也減少了電能的無功損耗和延長設備壽命。
(3) 冷凍水管網水量調節
由于冷凍水管網水量是隨使用負荷而變化的,冷水機組和水泵的數量、型號投入是隨機發生的,所以負荷用水量、冷水機組工作水量、水泵運行水量三者之間往往很難得到匹配,而恒壓差閉環調整水泵轉速和決定投入水泵的數量,可以很科學地匹配好以上三者之間的平衡,并節省大量的水泵用電。
電氣實現系統
空調水系統循環水泵的調頻調速,要達到zui終的節能目的。需要有完善的電氣控制手段,才能夠實現,以下為電氣控制設計要點。
1.冷水機組冷凝器進、出水管安裝差壓傳感變送器,差壓傳感器提供冷凝器的工作運行水量,以便在動態水流量工作時設定上、下限流量保護值。
2.冷水機組蒸發器進、出水管安裝差壓傳感變送器,差壓傳感器提供蒸發器的工作運行水量,以便在變流量工作時設定上、下限流量保護值。
3.冷水機組制冷機安裝冷量傳感變送器,冷量傳感變送器提供機組開啟臺數的信號。冷量傳感變送器同時提供臨界冷凍水流量(小于一臺冷水機組的zui小流量)開啟壓差旁通閥的信號。
4.冷水機組冷凍水、冷卻進出水管安裝溫度傳感變送器。
5.冷水機組冷凍水、冷卻進出水管安裝壓差傳感變送器。
6.冷凍水系統、冷卻水系統分別安裝一臺變頻器,變頻器根據總出、回水管的測量壓差與設定壓差比較,變頻調速及按需要投入或撤出水泵臺數(投入過程實行軟啟動、變頻運行、工頻運行)的綜合手段,閉環控制恒定總出、回水管的壓差。
在中央空調循環水泵上進行變頻器改造及應用,有一定的經濟效益和廣泛的社會效益,并且在技術上也是可行的。循環水泵設備采用變頻調速技術是一種理想的調速控制方式,不僅具有顯著的節電效果,而且方便了操作,提高了設備效率,減少了設備維護、維修費用,較好地滿足了生產工藝要求,經濟效益十分明顯。
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