节能改造
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中央空调节能改造

      一、节能改造背景 
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中央空调是现代大厦物业、宾馆、商场和工厂不可缺少的设施,它能带给人们四季如春,温馨舒适的每一天,但由于中央空调功率大,耗能大,加上设计上存在"大马拉小车"的现象,支付中央空调所用电费是用户一项巨大的开支。对中央空调加节能装置是降成本增效益的一条捷径。
作为建筑内部重点耗能设备,中央空调系统的耗电一般要占整座建筑电耗的40%以上。而中央空调机组是以满足使用场所的最大冷热量来进行设计的,而在实际应用中绝大多数用户在使用时,冷热负荷是变化的,一般与最大设计供冷热量存在着很大的差异,系统各部分90%以上运行在非满载额定状态。传统的中央空调水、风系统均采用调节阀门或风门开度的方式来调节水量和风量,这种调节方式的缺点不仅是消耗大量能量,而且调节品质难以达到理想状态而导致空调的舒适度不良。
中央空调变频节能控制器投资价值极高,用户用于该产品的全部投资,可在很短的时间内通过减少能耗支出予以回收。投资收益率根据日运行时间不同,在25~40%之间。 应用交流变频技术通过对中央空调的末端空调风机箱、冷却塔风机、冷冻水/冷却水水泵、甚至主机驱动电机转速等进行控制调节,从而使空调各子系统风量、水流量等负荷工况参数按负荷情况得到适时调节,不但能改善系统的调节品质,达到阀门、风门节/回流调节、变极调速等落后调节方式所不能相比的调节性能,改善空调的舒适性;更能达到节约大量电能,降低设备运行噪声,延长设备使用寿命、减轻设备维护工作量及费用的理想运行效果。
通过变频控制调节,中央空调系统的水、风系统耗电水平可降低30%~60%,主机系统可节电10%以上,总体系统节电可达40%左右。用户可在设备投运后几个运行期后,即可从节省的电费支出中收回投资。因此中央空调用户应用变频节能控制系统不仅有着良好的直接经济收益,还能达到节约能源消耗、有利于环境保护的社会效益。
 二、中央空调节能改造原理
由流体力学理论可知,离心式流体传输设备的输出流量Q与其转速n成正比;输出压力P(扬程)与其转速n的平方成正比;输出功率N与其转速n的三次方成正比,根据数学公式可知,降低水泵的转速,水泵的输出功率就可以下降更多。如将电机的供电频率由50Hz降为40Hz,则理论上,低频40Hz与高频50Hz的输出功率之比为(40/50)3 =0.512。
显然,当电机转速下降时,流量按线性关系变化,而电功率按立方关系方式变化,例如,电机功率为15KW,当其转速为原来的4/5时,耗电功率为7.68KW,即耗电为原来的51.2%,节电48.8%,从而大大节约电能。
通常在设计中,空调冷冻、冷却水泵设计扬程和流量比实际需要的扬程和流量高出很多,空调风机的设计供风量也比实际需要的风量大,导致电能的严重浪费,而且用户也无计可施,但利用我司节能装置可适当降低水泵电机运行频率,从而降低转速,使循环水流量恰到好处地与制冷量实时匹配,从而轻而易举地将部分电能节约下来。特别是对长年运行在日夜变化,季节变化,使用面积的变化而引起制冷量需求变化的系统,节能效果更为明显。节电率可达40% 以上。
建筑物的中央空调系统通常均按极端环境条件去计算空调负荷,即以其最大冷(热)负荷的1.1~1.5倍去确定空调主机及外围设备的额定容量。然而由于气候条件、环境温度、使用时间、空调室内人数等因数的变化,实际出现最大冷(热)负荷的时间,每年不超过10h~20h。
因此,中央空调系统的负荷,在大多数时间里都是远远小于额定容量的,只要启动中央空调主机,水泵和风机都在50HZ电源频率下运行,也就是满负荷状态下工作,从而造成整个系统的能源利用效率低,浪费大量的能源,而且各泵长期处于高速运转状态,机械磨损大,维护费用高,使用寿命缩短。
 三、系统控制原理
中央空调节能设备的基本原理:当空调负荷发生变化时,通过采集一组数值,经模糊运算及时调节空调主机、各泵组和风机的运行工作参数,从而改变空调主机工作状态、冷冻(热)水和冷却水流量,改变冷却塔风机的风量,确保空调主机始终工作在效率最佳状态,使供回水和进出水温度趋于设定值。
中央空调节能设备的核心是变流量控制量。在控制器中建立了知识库、模糊控制模型和模糊运算规则,形成智能模糊制。通过采集影响空调系统的各种参数,经模糊运算,得出相应的控制参数,这些参数被送至空调主机、冷冻(热)水控制水系统、冷却水控制子系统、冷却塔控制子系统。这些子系统根据控制参数的变化,利用现代变频控制技术,改变空调系统循环流体的流量和温度,以保证整个系统各种法度和条件下,均处于最佳工作状态,从而最终达到综合节能的目的。
 四、中央空调节能控制系统
我公司在多年中央空调节能控制领域探索、研究、试验和实践的基础上,运用系统工程的方法,将现代计算机技术、模糊控制技术、系统集成技术与变频调速技术相结合,成功研制出了具有智能模糊控制功能的先进的ZWCC-2013系列中央空调节能控制系统,可依据环境与负荷的变化,实现空调系统运行参数的优化和冷媒流量根据负荷需要动态调节,保障空调系统冷源设备在任何负荷条件下,都能保持高效率(COP)运行,从而最大限度地降低空调系统能耗,可实现系统综合节能20% 左右,为我国中央空调系统的节能控制提供了一种先进的技术装备,对降低中央空调能耗具有重要的作用。
 

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