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空调系统变频节能解决方案(图)

　　空調系統的變頻節電原理:

　　● 風機、冷卻水泵、冷凍泵電機消耗的電功率与頻率的三次方成正例

　　● 在能保證負荷驅動的情況下, 降低電機的工作頻率, 可有效節能

　　● 節能效果約為1 - fr3/503 (fr為電機實際工作頻率), 在45Hz時, 節能效果可達到 27.1%.

　　● 壓縮機的變頻節能改造有一定的技術難度, 通常不對其進行變頻調速改造

　　● 在保證機房設備運行溫度範圍內, 可降低或提高空調的設定溫度(如冬季設定溫度為19度, 夏季設定為24度), 節能10~15%/2度溫度差, 最好自動控制, 以達最佳節能效果

　　● 室外溫度與室內溫度平衡時, 停止壓縮機, 降低空調系統的功率消耗, 平均節能可達到20%左右.

空調系統變頻控溫系統原理:

冷卻泵、冷凍泵及塔頂風機系統原理特點:

● 節能效果取決於環境溫度與設定溫度之差, 電機工作在最佳節能狀態

● 輸入輸出具有濾波裝置, 可有效抑制對電網的傳導干擾

● 整套控制裝置放置在屏蔽機櫃或機箱中, 電磁輻射干擾小

● 安裝施工簡單, 改造週期短, 維護方便

● 具有故障狀態自動切換回原控制系統功能, 不影響正常使用

● 零力矩啟動, 減少能耗, 降低對電網的衝擊和干擾

● 不需頻繁啟動, 有利於延長設備壽命

● 可根據室外、室內溫度, 自動調節壓縮機組的溫度設定, 使之處於最大節能狀態

● 能遠程監控


一拖N變頻方案

若干台冷凍泵由一台變頻器控制,若干台冷卻泵由另外一台變頻器控制.各台泵間的切換方法如下:

(1)先啟動1號泵,進行恒溫度(差)控制;

(2)當1號泵的工作頻率上升至50Hz時,將它切換至工頻電源;同時將變頻器的給定頻率迅速降到0Hz,使2號泵與變頻器相接,並開始啟動,進行恒溫度(差)控制;

(3)以下類似.當N號泵的工作頻率下降至設定的下限切換頻率時,則將1號泵停機;當N號泵的工作頻率再次下降至設定的下限切換頻率時,則再次將2號泵停機;以此類推.這是只有N號泵處於變頻調速狀態. 這種方案的主要優點是只用一台變頻器,設備投資較少;缺點是節能效果稍差.


一拖一全變頻方案

所有的冷凍泵和冷卻泵都採用變頻調速.其切換方法如下:

(1)先啟動1號泵,進行恒溫度(差)控制;

(2)當工作頻率上升至設定的切換頻率上限值(通常可以小於50Hz)時,啟動2號泵,1號泵和2號泵同時進行變頻調速.實現恒溫度(差)控制;

(3)當工作頻率又上升至切換頻率時,啟動3號泵,三台泵同時進行變頻調速,實現恒溫度(差)控制;

(4)當三台泵同時運行,而工作頻率下降至設定的下限切換頻率時,可關閉1號泵,系統進入同時控制兩台的狀態;

(5)當兩台泵同時運行,而工作頻率再次下降至設定的下限切換頻率時,再關閉2號泵,系統進入單台運行的狀態; 全變頻調速系統由於每台都要配置變頻器,故設備投資較高,但節能效果卻要好得多.


兩种方案的比較

假設某單位有兩台水泵供水,每台泵的電動機容量是Pn=100Kw,每台泵全速時的供水流量為Qn,所需供水壓力為Pa, 每天的平均流量為Qa=150%Qn. 每台泵的空載損耗約為Po=15%Pn=0.15*100Kw=15Kw.在低頻低速時,空載損耗因鐵損和機械損耗有所減少而減少,由於所占的比例較小,可粗略的認為Po=const.所以全速時實際的用於水泵的功率為Pp=Pn-Po=85Kw.

(1) 一拖N變頻方案:

1號泵由變頻啟動, 接近50Hz時, 轉由工頻電源供電, 處於全速運行狀態,提供流量為Qn; 2號泵由變頻器供電,只需提供50%Qn的流量;

P=(85+15)Kw+(85*0.53+15)Kw=126Kw

(2)全變頻方案 1號泵和2號泵都由變頻器供電, 各提供75%Qn的流量, 兩台電動機的轉速都按0.75Nn(Fx=37.5Hz)計.

P=(85*0.75*0.75*0.75+15)Kw*2=102Kw

空調系統的節電投資回收分析:

● 4萬門交換局交換機房及辦公樓, 每套100kW中央空調系統年耗電費(半年有效使用) 26 萬元計算

● 節能達20%, 每年節約電費 5.2 萬元

● 改造一套空調系統投資 8 萬元

● 收回投資的時間約為 1.5 年

● 按空調使用壽命10年計,總節約電費 5.2 x 10 = 52 萬元.

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