中央空调改造方案

分类：解决方案日期：2009-06-05 14:16:07 来源：深圳市森海实业发展有限公司

一、概述：

在中央空调系统中，冷冻水泵和冷却水泵的容量是按照最大设计热负载(即最高气温时)选定的，且留有10%左右的余量。在一年四季中，水泵系统长期在固定的最大水流量下工作。由于季节、昼夜的温度变化及用户负荷的变化，空调实际的热负载在绝大部分时间内远比设计负载低。由图1可见，与决定水泵流量和压力的最大设计负载(负载率为100%)相比，一年中负载率在50%以下的运行小时数约占全部运行时间的50%以上。一般冷冻水设计温差为5-7℃，冷却水的设计温差4-5℃最为理想，而事实上在全年绝大部分运行时间里，冷冻水、冷却水的温差仅为2-4℃、即水泵系统长期在低温差、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。

因此，采用本节能控制系统，可使水泵的转速随室内温度的变化而自动调整转速(或自动停止、启动水泵)水泵全年平均节能率保证达到40%以上。

二、水泵转速与节能率的关系：

对于水泵来说，流量Q与转速N成正比，温差ΔT与转速N成反比，杨程H与转速N的二次方成正比，而轴功率P与转速N的三次方成正比，下表告诉我们上述几量的变化关系：

显然，变流量控制系统的节能效果是十分突出的，请见下面的比较曲线：

三、控制方案

(a) 对于冷冻水系统，低温冷冻水(出水)的温度由制冷主机控制(7℃左右)，一般来说，我们只需控制高温冷冻水(回水)的温度，即可控制冷冻水的温差。但是，对于一些用冷量变化较大的系统，尽管制冷主机对低温冷冻水(出水)有调节作用，但其温度仍有较大的波动。为此，我们采用两个温度变送器、一个PID温差调节器和一台变频器组成温差闭环控制系统，对冷冻水的出水、回水的温度进行控制，使冷冻水泵的转速相应于热负载的变化而变化。

(b) 对于冷却水系统，由于其高温冷却水(出水)和低温冷却水(回水)的温度变化较大，为保证工艺需求，我们只能采用温差控制方式，即采用两个温度变送器、一个PID温差调节器和一台变频器组成闭环控制系统，对冷却水进行温差控制，使冷却水泵的转速相应于热负载的变化而变化。

四、系统主要特点：

1.变频器闭环控制电机，按工艺要求设定时、出水温差，电机输出功率随热负载的变化而变化，在满足使用要求的前提下达到最大限度的节能。

2.由于降速运行和软启动，减少了振动、噪声和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，并减少了对电网冲击。

3.先进的设置和监控及调节功能改善了系统运行特性使系统使用方便。

4.系统具有各种保护措施，使系统的运转率和安全可靠性大大提高。

5.系统具有故障报警及自动切换功能(即变频器故障时自动切换到原工频系统运行)保证了运行的可靠性。

五、关于冷冻水泵末端的压力问题：

冷冻水泵降低转速运行，人们担心会不会影响末端压力不足，导致缺水现象。实际上，由于转速虽然会使水泵供水压力降低，然而管道特性的压力损失也会随流量的减少而减少，即需要的压力也会减少，供水压力与转速的二次方成正比例降低，需要压力(管道损失)则与流量的二次方成正比减少，二者可以相互补偿。另外，由于冷冻水系统是一个闭环的水系统，瓷瓶流动提供动力，即水泵转速下降对冷冻水系统的正常工作没有影响，这与普通的供水系统有所区别。许多单位的实践也证明了这一点。

六、方案设计：

1、对于冷冻水泵组(管道并联)，安装1套相应功率的节能控制系统，采用一拖四的办法在4台冷冻水泵之间切换。并且有自动和手动进行切换。

2、对于冷却水泵组(管道并联)，安装1套相应功率的节能控制系统，采用一拖三的办法在3台冷冻水泵之间切换。并且有自动和手动进行切换。

3、对冷冻泵及冷却泵组采用微电脑恒压供水控制系统，使水泵根据外界温度的变化及用户使用空调的状况，在不影响冷气效果的前提下实现对工频运行水泵“自动停止、自动启动”控制，最大限度地提高节能效果有效地降低值班人员的工作强度。

七、回报分析：

举例说明：

冷却水泵：55KW 3台并联负荷率96.8%

冷冻水泵：55KW 3台并联负荷率97.6%

全年运行时间：7200小时(按每年运行10个月，30天/月、24小时/天计算)

电价：￥0.87元/度

安装本公司节能控制系统后，每年可节省电费为：

电机容量×负荷率×节能率×全年运行时间×电价