空调机房变频节能技术应用实例

时间：2024-08-31

秦志刚

鹤煤集团设计处（458000）

1 基本概况

某涉外五星级宾馆占地300亩,建筑面积3.5×104m2。宾馆空调系统投资约1000万元，空调系统的设计、设备选型、运行管理等方面均采用了节能技术和节能措施,在保证系统运行满足使用要求的基础上，大大降低了能耗。其中,空调机房冷却系统和冷冻系统的循环泵采用变频器控制，不但实现了系统的自动控制，而且大大的降低了运营费用。

2 变频技术的作用

变频器的发展十分迅速,在工业领域里的应用日益广泛。随着变频器的造价日趋降低,利用变频器驱动异步电动机所构成的调速控制系统，越来越发挥出巨大的作用。

1）节能:利用变频器实现调速运行，是其应用最重要的一个领域，尤其是风机、水泵等机械运行的节能效果最为明显。

2）提高生产效率，保证产品质量:在生产线的流水作业控制方面往往存在快速运行，准确停车，重载恒速输送，轻载高速返回等许多工艺要求。采用变频调速，可以很好地解决这些矛盾。并且逐步取代直流电机，使生产设备的结构更合理，生产效率大幅度提高。

3）防止冲击电流:变频器实现软启动较方便，因此可有效地减少电动机启、停时对电网的冲击,改善电源容量裕度。

4）可以方便地实现电动机的正、反运行，不需要主回路交流接触器的互导切换，减少故障维修。

3 变频器用于冷冻水、冷却水循环水泵调速控制的主要目的

在空调机房冷冻水、冷却水系统的自动控制中，变频器应用的主要目的在于节约能源，其原理是基于流量、压力、转速、转矩之间的关系:流量∝转速，压力∝转矩∝转速的平方，功率∝转速的三次方。即:水泵流量与转速的一次平方成正比，压力与转速的二次方成正比，而轴功率与转速的三次方正比。因此，理想情况下应有表1所示关系:

表1 水砂流量、压力、转速、转矩间的关系

由上述关系可知，当需求流量下降时，通过调节转速可以节约大量能源。例如:当流量需求减少一半时，如通过变频调速，则理论上讲，仅需额定功率的12.5%，即可节约87.5%的能源。如采用传统的阀门调节流量，虽然也可相应降低能源消耗，但节约效果与变频相比，则是天壤之别。

4 变频节能控制的应用

空调机房设计的循环泵冷冻水、冷却水均为4台，其中3台运行1台备用，且原设计均为工况运行。本着节能和保护电机的原则，在循环系统中采用变频器控制。

首先，在循环系统的供回水处设置温度传感器，将介质的温度出现变化时传送给识别器,设别器将计算数据传给变频器，对循环水泵进行调速控制。根据变频器具有的软启动功能启动水泵，如果启动的水泵达到工频运行，则维护运行并自动启动其他水泵中的一台；如果系统为满负荷工作，则启动3台水泵均为工频运行；如果系统不是满负荷工作，则起动部分水泵为工频运行，一台处于变频工作状态。

在冷冻水系统中,设定供回水的温度分别为7℃和12℃，当回水温度低于12℃时说明末端用户减少,且循环流量需减少,变频器调整处于变频或工频状态的水泵减速，进行流量的减少调整，如在调整过程中1台水泵减少不能满足需要，变频器停运1台水泵自动转换到另1台工频工作的水泵进行变频工作。当回水温度低于12℃时，说明末端用户增大，则循环水量需增大，变频器进行反方向调整（冷却水系统的应用原理相同）。在该过程中，进行调整的源数据为传感器传送的回水温度，以该数据运算给变频器进行工况控制。

这样，在运行调整过程中，水泵运行的转速与实际运行所需流量是匹配的，改变水泵全部进行工频工作的工况，避免进行阀门调节的弊端，起到节能的目的。