空調(diào)機(jī)房變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

秦志剛

鶴煤集團(tuán)設(shè)計處（458000）

1 基本概況

某涉外五星級賓館占地300畝,建筑面積3.5×104m2。賓館空調(diào)系統(tǒng)投資約1000萬元，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計、設(shè)備選型、運(yùn)行管理等方面均采用了節(jié)能技術(shù)和節(jié)能措施,在保證系統(tǒng)運(yùn)行滿足使用要求的基礎(chǔ)上，大大降低了能耗。其中,空調(diào)機(jī)房冷卻系統(tǒng)和冷凍系統(tǒng)的循環(huán)泵采用變頻器控制，不但實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動控制，而且大大的降低了運(yùn)營費(fèi)用。

2 變頻技術(shù)的作用

變頻器的發(fā)展十分迅速,在工業(yè)領(lǐng)域里的應(yīng)用日益廣泛。隨著變頻器的造價日趨降低,利用變頻器驅(qū)動異步電動機(jī)所構(gòu)成的調(diào)速控制系統(tǒng)，越來越發(fā)揮出巨大的作用。

1）節(jié)能:利用變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行，是其應(yīng)用最重要的一個領(lǐng)域，尤其是風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械運(yùn)行的節(jié)能效果最為明顯。

2）提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量:在生產(chǎn)線的流水作業(yè)控制方面往往存在快速運(yùn)行，準(zhǔn)確停車，重載恒速輸送，輕載高速返回等許多工藝要求。采用變頻調(diào)速，可以很好地解決這些矛盾。并且逐步取代直流電機(jī)，使生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)更合理，生產(chǎn)效率大幅度提高。

3）防止沖擊電流:變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動較方便，因此可有效地減少電動機(jī)啟、停時對電網(wǎng)的沖擊,改善電源容量裕度。

4）可以方便地實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的正、反運(yùn)行，不需要主回路交流接觸器的互導(dǎo)切換，減少故障維修。

3 變頻器用于冷凍水、冷卻水循環(huán)水泵調(diào)速控制的主要目的

在空調(diào)機(jī)房冷凍水、冷卻水系統(tǒng)的自動控制中，變頻器應(yīng)用的主要目的在于節(jié)約能源，其原理是基于流量、壓力、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系:流量∝轉(zhuǎn)速，壓力∝轉(zhuǎn)矩∝轉(zhuǎn)速的平方，功率∝轉(zhuǎn)速的三次方。即:水泵流量與轉(zhuǎn)速的一次平方成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方正比。因此，理想情況下應(yīng)有表1所示關(guān)系:

表1 水砂流量、壓力、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩間的關(guān)系

由上述關(guān)系可知，當(dāng)需求流量下降時，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可以節(jié)約大量能源。例如:當(dāng)流量需求減少一半時，如通過變頻調(diào)速，則理論上講，僅需額定功率的12.5%，即可節(jié)約87.5%的能源。如采用傳統(tǒng)的閥門調(diào)節(jié)流量，雖然也可相應(yīng)降低能源消耗，但節(jié)約效果與變頻相比，則是天壤之別。

4 變頻節(jié)能控制的應(yīng)用

空調(diào)機(jī)房設(shè)計的循環(huán)泵冷凍水、冷卻水均為4臺，其中3臺運(yùn)行1臺備用，且原設(shè)計均為工況運(yùn)行。本著節(jié)能和保護(hù)電機(jī)的原則，在循環(huán)系統(tǒng)中采用變頻器控制。

首先，在循環(huán)系統(tǒng)的供回水處設(shè)置溫度傳感器，將介質(zhì)的溫度出現(xiàn)變化時傳送給識別器,設(shè)別器將計算數(shù)據(jù)傳給變頻器，對循環(huán)水泵進(jìn)行調(diào)速控制。根據(jù)變頻器具有的軟啟動功能啟動水泵，如果啟動的水泵達(dá)到工頻運(yùn)行，則維護(hù)運(yùn)行并自動啟動其他水泵中的一臺；如果系統(tǒng)為滿負(fù)荷工作，則啟動3臺水泵均為工頻運(yùn)行；如果系統(tǒng)不是滿負(fù)荷工作，則起動部分水泵為工頻運(yùn)行，一臺處于變頻工作狀態(tài)。

在冷凍水系統(tǒng)中,設(shè)定供回水的溫度分別為7℃和12℃，當(dāng)回水溫度低于12℃時說明末端用戶減少,且循環(huán)流量需減少,變頻器調(diào)整處于變頻或工頻狀態(tài)的水泵減速，進(jìn)行流量的減少調(diào)整，如在調(diào)整過程中1臺水泵減少不能滿足需要，變頻器停運(yùn)1臺水泵自動轉(zhuǎn)換到另1臺工頻工作的水泵進(jìn)行變頻工作。當(dāng)回水溫度低于12℃時，說明末端用戶增大，則循環(huán)水量需增大，變頻器進(jìn)行反方向調(diào)整（冷卻水系統(tǒng)的應(yīng)用原理相同）。在該過程中，進(jìn)行調(diào)整的源數(shù)據(jù)為傳感器傳送的回水溫度，以該數(shù)據(jù)運(yùn)算給變頻器進(jìn)行工況控制。

這樣，在運(yùn)行調(diào)整過程中，水泵運(yùn)行的轉(zhuǎn)速與實(shí)際運(yùn)行所需流量是匹配的，改變水泵全部進(jìn)行工頻工作的工況，避免進(jìn)行閥門調(diào)節(jié)的弊端，起到節(jié)能的目的。

5 變頻節(jié)能控制系統(tǒng)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

變頻節(jié)能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，其具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。迎賓館空調(diào)機(jī)房冷凍水泵、冷卻水泵共8臺，其中4臺55kW、4臺45kW。如果為工頻狀態(tài)工作，每小時的耗電量（考慮1臺備用）為300kW·h電，迎賓館電價為 0.64元/kW·h，則每年的耗電量費(fèi)用為:0.64×300×24×360＝1658880 元。

采用變頻節(jié)能控制系統(tǒng)后,每年可節(jié)約電費(fèi):1658880元×40%＝663552元，40%為實(shí)際測定統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

根據(jù)以上情況,變頻節(jié)能控制系統(tǒng)在空調(diào)機(jī)房的應(yīng)用每年即可節(jié)省電費(fèi)為:66.3552萬元,變頻節(jié)能控制系統(tǒng)建設(shè)投資費(fèi)用為45萬元，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。隨著能源的緊缺，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用在節(jié)能、保護(hù)能源方面具有積極的社會效益。