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技术节能 中央空调节能方案

2013-04-09 17:00
seele_jin
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  在关于中央空调节能方面,我们已经清楚的知道,它主要是包含管理节能和技术节能两个方面。本文将探讨中央空调节能方案的节能方案——技术节能。

  通过行为管理来达到节能的目的,证明是一种最简单有效的节能方式,在某种程度上可以达到一定的节能效果,但是管理节能的方式也有一定的局限性,因为它不能从根本上解决中央空调所存在的巨大能源浪费问题。

  一般来说,中央空调系统的设计通常按建筑物所在地的极端气候条件来计算其最大冷负荷(或最大热负荷),并由此确定空调主机的装机容量及空调水系统的供水流量。然而,实际上每年只有极短时间出现最大冷负荷(或最大热负荷)的情况。因此,中央空调系统在绝大部分时间里,都是在部分负荷(远小于其额定容量)条件下运行。据统计,实际空调负荷平均只有设备能力的50%左右,因而出现了“大马拉小车”的现象,这无疑造成了大量的能源白白浪费。

  另一方面,空调负荷又具有变动性。由于受季节交替、气候变幻、昼夜轮回、使用变化及人流量增减等各种因素变化的影响,中央空调系统的负荷具有起伏变化和不恒定的特点。如果中央空调的运行方式不能根据负荷的变化而调节,始终在额定容量(即满负荷状态)下运行,势必造成巨大的能源浪费。

  随着科技的发展,不少空调主机已能够根据负荷变化自动随之减载或加载,但输送空调水(冷冻水和冷却水)的水泵如果不能跟随负荷的变化做出相应的调节,始终在额定功率下运行,仍然会造成输送能量的很大浪费。

  目前,国内的中央空调系统,由于没有先进的技术手段支持,基本上都采用传统的定流量控制方式,即空调冷冻(温)水流量、冷却水流量和冷却风风量都是恒定的。也就是说,只要启动空调主机、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机都在工频状态下运行。

  定流量控制方式的特征是系统的循环水量保持定值不变,当负荷变化时,通过改变供水或回水温度来匹配,定流量供水方式的优点是系统简单,不需要复杂的控制设备。但这种控制方式存在以下问题:

  (1)无论末端负荷大小如何变化,空调系统均在设计的额定状态下运行,系统能耗始终处于设计的最大值,能源浪费很大。

  (2)舒适型空调系统是一个多参量、非线性、时变性的复杂系统,由于末端负荷的频繁波动,必然造成系统循环溶液(载冷剂、冷却剂、制冷剂溶液)的运行参量偏离空调主机的最佳工作状态,导致主机热转换效率(cop值)降低,系统长期在低效率状态下运行,也会增加系统的能源消耗。

  为了解决中央空调的能源浪费问题,社会各界都已开始研究中央空调系统的节能途径,希望通过先进的技术手段来实现节能。目前主要的节能控制思想主要有以下几种:

  1、水泵变频节电。直接在水泵电机前加装变频器通过人工调整频率,去除水泵余量而节能。

  2、简单PID变频控制。利用压差或温差作为控制参量,采用PID(比例、积分、微分)算法控制变频器工作频率,使水泵流量跟随负荷变化,从而达到水泵节能的目标。

  (1)恒压差控制

  在冷冻水系统供、回水总管间设置水力压差传感器,通过检测压差△P控制变频器,为水泵提供变速调节。

  其控制原理是以保持冷冻水供、回水压差的恒定为依据,来调节用户侧冷冻水的供水流量,从而达到节能的目的,其控制过程如下:

  当空调实际负荷减少时,随着末端众多二通阀的关闭,冷冻水供、回水压差会增大(偏离了设定值),压差传感器检测出压差的变化后,将信息传送到变频器,变频器的输出频率随之降低。是冷冻水泵电机转速降低,供水流量减少,使冷冻水供、回水压差减少并回到设定值,系统用户侧进入低流量状态。由于水泵电机转速降低,从而达到节约电能的目的。

  反之,当空调实际负荷增加时,随着末端众多二通阀开启,冷冻水供、回水压差会变小(偏离了设定值),压差传感器检测出压差的变化后,将信息传送到变频器,变频器的输出频率随之升高,使冷冻水泵电机转速提高,高水流量增加,是冷冻水供、回水压差增大并重新趋于设定值,系统用户侧进入新的流量运行状态。

  (2)恒温差控制

  在水系统供、回水总管上分别设置温度传感器T出和T入,通过PLC检测供、回水温差△T的变化来控制变频器,为水泵提供变速调节。

  其控制原理是以保持供、回水温差的恒定为依据,来调节用户侧水系统的供水流量,从而达到节能的目的。其控制过程如下:

  采用恒温差对空调系统的水泵电机进行控制,它根据需要设定水系统的正常工作温差,并给出最高和最低的运行水温差,在此范围内,可人工调节所需的运行温差。

  当空调实际负荷减少时,随着末端众多二通阀的关闭,水系统供、回水温差会变小(偏离了设定值),PLC检测出温差的变化后,经比例积分微分(PID)运算并控制变频器的输出频率随之降低,使水泵电机转速降低,供水流量减少,使供、回水温差增大并回到设定值,系统用户侧进入低流量运行状态,由于水泵电机转速的降低,从而达到节约电能的目的。

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