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森蘭變頻器在中央空調循環水系統中的恒溫差節能控制

1.概述

大部份建筑物里的中央空調一年運行中只有幾十天處于最大負荷,而中央空調冷負荷始終處于動態變化之中,如每天早晚,每季交替,每年輪回,環境及人文,實時影響中央空調負荷。一般,冷負荷在5~60%范圍內波動,大多數建筑物里的中央空調每年至少70%是處于這種情況。而大多數中央空調,因系統設計多數以最大冷負荷為最大功率驅動。這樣,造成實際需要冷負荷與最大功率輸出之間的矛盾,從而造成巨大能源浪費,給公司造成巨額電費支出,增加經營成本,降低企業利潤。

2.節能原理分析

中央空調制冷系統冷負荷的裝機容量一般均按滿足夏季最高環境溫度進行設計。由于季節、晝夜及用戶負荷的變化,空調的實際使用熱負載遠比設計負載低,實際上出現最大設計冷負荷的時間,即滿負荷運行時間不多,更多時間是在低負荷下運行。中央空調冷水系統一般采用定流量運行方式,其結果是為滿足少量時間大冷負荷制冷要求,而使多數時間水量輸送運行在過剩狀態,即水系統運行在大流量小溫差狀態,造成非常大的電能浪費。中央空調系統的外部熱交換兩個循環系統來完成。循環水系統的回水與進(出)水溫度之差,反映了需要進行熱交換的熱量。因此,根據回水與進水(出)水溫度之差來控制循環水的流動速度,從而控制了進行熱交換的速度,是比較合理的控制方法。中央空調恒溫差控制系統改造方案,就是采用最先進的模糊控制理論及變頻技術,根據空調末端負荷的變化,自動對冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機等設備進行實時優化控制,使得系統流體流量跟隨負荷的變化而同步變化,確保在中央空調舒適性的前提下大幅度降低能源消耗。


3.系統組成

根據以上分析(以冷卻泵進行分析說明):由于冷卻塔的水溫是隨環境溫度而變的,其單側水溫度不能準確地反映冷凍機組內產生熱量的多少。所以,對于冷卻泵,以進水和回水之間的溫差作為控制依據,來實現進水和回水的恒溫差控制。

●系統采用森蘭風機水泵專用變頻器SB200系列,由于冷凍水泵功率為75kW,所以采用SB200-75KW進行控制。另外,設計了工變頻轉換系統。當變頻器出現故障時,切換到工頻運行。這樣保證了系統的可靠運行。

●溫度采樣用鉑電阻Pt1和Pt2:分別是用來測量進水和回水溫度的探頭。

●恒溫差控制器,用于對Pt1和Pt2測得的溫度信號進行轉換、放大、求差,再進行PID恒溫差運算處理后,得出0—10V模擬信號,輸出,作為變頻器的頻率給定信號。如下圖:


其工作過程為:先通過鉑電阻Pt1和Pt2探頭,檢測出冷卻泵的進水和回水的溫度,再通過恒溫差控制器,將其轉換成模擬信號后,對兩者之間溫度差,作為控制依據,以設定的溫差,作為給定。最后將進行PID恒溫差運算處理,最后得到0—10V的模擬信號,從而去控制變頻器,進行頻率調節,達到調節水泵的轉速,以實現恒溫差控制的目的。當溫差大,表明冷凍機組產生熱量大,應提高變頻器的頻率,加大水泵轉速,增大冷卻水循環速度;溫差小,說明冷凍機組產生熱量小,降低變頻器的頻率,降低水泵轉速,減小冷卻水循環速度,從而節約能源。

冷凍水循環變頻系統控制

由于冷凍水的回水溫度是冷凍機組“冷凍”的結果,常常是比較穩定的。因此,單是回水溫度的高低就足以反映房間內的溫度。所以,冷凍泵的變頻調速系統,可以簡單地根據回水溫度進行如下控制:回水溫度高,說明房間溫度高,應該提高冷凍泵的轉速,加快冷凍水的循環速度;反之,回水溫度低,說明房間溫度低,可降低冷凍泵的轉速,減緩冷凍水的循環速度,以節約能源。簡言之,其改造方法與以冷卻泵基本相同,只是對于冷凍水循環系統,其控制是以回水的溫度為依據,即通過變頻調速,實現水的恒溫度控制,從而保持水的溫度恒定。








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