變頻器在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)優(yōu)化項(xiàng)目中的應(yīng)用

河北省新聞出版廣電局機(jī)關(guān)服務(wù)中心 張蓓蓓

一、背景介紹

中央空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配套設(shè)施之一，其電能消耗非常大，占建筑物總電能消耗的比重也很高。在傳統(tǒng)的空調(diào)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)備選型都是按最大負(fù)載并增加一定余量設(shè)計(jì)，但在實(shí)際運(yùn)行中滿負(fù)載下運(yùn)行的情況非常少，大部分時(shí)間負(fù)載都在70%以下運(yùn)行。中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍主機(jī)的負(fù)荷能通常隨季節(jié)氣溫變化自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，而與冷凍主機(jī)相匹配的冷凍水泵、冷卻水泵卻不能自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，幾乎長期在平均流量和平均揚(yáng)程工況附近運(yùn)行，甚至在低揚(yáng)程大流量工況區(qū)運(yùn)行，不僅水泵使用效率低，還容易發(fā)生汽蝕，產(chǎn)生噪音和震動(dòng)，影響水泵的使用壽命。這種現(xiàn)象不僅造成了能量的極大浪費(fèi)，也惡化了中央空調(diào)的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行質(zhì)量。本文研究的某單位共有兩座高層建筑，兩座高樓又分為高區(qū)和低區(qū)兩個(gè)空調(diào)運(yùn)行系統(tǒng)，高區(qū)系統(tǒng)最高點(diǎn)標(biāo)高88.6 m，低區(qū)系統(tǒng)最高點(diǎn)標(biāo)高28.8 m。制冷設(shè)備中，因水泵流量和電機(jī)負(fù)載能力不統(tǒng)一，當(dāng)水泵閥門全開時(shí)，其工作電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出電機(jī)額定電流，會(huì)對(duì)電機(jī)造成損害。為了確保水泵的安全運(yùn)行，同時(shí)使水泵運(yùn)行于高效區(qū)間內(nèi)，只能對(duì)水泵閥門采取關(guān)小出水閥門的方法限制水泵流量，減小電機(jī)的工作電流，以保障電機(jī)安全運(yùn)行。這種辦法雖然使水泵安全運(yùn)行于較高效區(qū)間內(nèi)，卻致使大量的能量消耗在閥門上，造成電能的極大浪費(fèi)。若是更換水泵，則不僅工程量大且資金消耗大，難為可行之舉。為解決這一現(xiàn)狀，購置兩臺(tái)CHF100A-075G/090P-4變頻器，分別應(yīng)用在低區(qū)循環(huán)水泵和高區(qū)循環(huán)水泵。通過降低循環(huán)水泵工作頻率以減小電機(jī)工作電流，不僅提高了制冷水平，也節(jié)約了能源。

二、優(yōu)化項(xiàng)目方案及成效

1.參數(shù)設(shè)置

在變頻器使用前，根據(jù)實(shí)際需求對(duì)變頻器部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。變頻器參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1.變頻器參數(shù)設(shè)置

2.實(shí)施效果

加載變頻器前后，水泵工作壓力的變化如下表2所示。低區(qū)水泵在變頻器設(shè)置41hz運(yùn)行全部打開閥門時(shí)和在關(guān)小閥門在工頻運(yùn)行時(shí)相比，雖然提高了壓力，但壓差卻沒有變化。高區(qū)變頻器在43hz運(yùn)行，沒有調(diào)節(jié)閥門，閥門在工頻時(shí)也全開。冷水機(jī)組出、回水的溫度變化如下表3所示，可以看出變頻運(yùn)行提高了機(jī)組出、回水的溫差。

表2.水泵工作壓力變化表

表3.冷水機(jī)組出、回水的溫度變化表

高區(qū)循環(huán)水泵使用變頻器前工作電流為160-170A，高區(qū)循環(huán)水泵使用變頻器后，將頻率調(diào)至45HZ，電機(jī)電流為120A左右，將頻率調(diào)至43HZ，電機(jī)工作電流降至110-120A，節(jié)電近40%。

低區(qū)循環(huán)水泵使用變頻器前工作電流為180-190A，低區(qū)開始使用變頻器后，將頻率調(diào)至44HZ，電機(jī)工作電流降至130-140A，將頻率調(diào)至41HZ后，電機(jī)工作電流降至110A左右，節(jié)電近40%。

上述數(shù)據(jù)顯示，動(dòng)力制冷設(shè)備加入變頻器優(yōu)化后，在滿足供冷需求的前提下，不僅降低了電機(jī)電流保障了系統(tǒng)安全工作，更節(jié)約了可觀數(shù)目的電費(fèi)。目前，循環(huán)水泵出水口閥門可以完全打開，流量增大，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)比之前更好，制冷速度更快。

三、結(jié)論與展望

變頻器的使用已經(jīng)明顯優(yōu)化了動(dòng)力制冷系統(tǒng)，無論從資金節(jié)省還是提高系統(tǒng)循環(huán)效果上都起到了明顯效果，但系統(tǒng)優(yōu)化程度仍有提升空間。下一步將從以下幾個(gè)方面繼續(xù)展開工作。

1.在滿足設(shè)備運(yùn)行要求和制冷需求的前提下繼續(xù)調(diào)整工作頻率，若仍有降頻空間則可以節(jié)省更多費(fèi)用。

2.目前高區(qū)、低區(qū)各配備3個(gè)90kw工作機(jī)組，均為一臺(tái)工作兩臺(tái)備用，為實(shí)現(xiàn)水泵更替運(yùn)行更有利于設(shè)備維護(hù)，將備用水泵也安裝變頻器設(shè)備。

3.目前變頻器是定頻工作，雖然已經(jīng)起到了優(yōu)化效果，但仍有優(yōu)化空間，如周六周日、早晚上下班前后、天氣涼爽等冷氣使用量小的時(shí)候，可以通過增加自動(dòng)控制元件，根據(jù)送、回水溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率，更好的節(jié)約能源、充分利用制冷設(shè)備系統(tǒng)。

4.動(dòng)力機(jī)房目前配備的參數(shù)儀表有限，為了更好的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)控制工作頻率，逐步安裝流量表等參數(shù)儀表。

隨著變頻技術(shù)的日益成熟，利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成溫差閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，達(dá)到節(jié)能目的提供了可靠的技術(shù)條件。