变频技术在中央空调冷却水压差控制中的应用

时间:2022-10-09 06:36:46

变频技术在中央空调冷却水压差控制中的应用

摘要:文章对存于中央空调系统中的一些问题进行了说明,对其中造成能源浪费的原因进行了探讨,对变频技术在水泵节能工作中的实践做了研究,并就冷却水压差控制工作对变频技术的具体使用方法加以分析,希望能对今后中央空调在日常工作生活中的实际应用提供一定帮助。

关键词:变频技术;中央空调;冷却水压差控制;水泵节能;交流电动机 文献标识码:A

中图分类号:TU831 文章编号:1009-2374(2015)02-0062-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.0129

当前,社会对于节能问题投入了越来越多的关注,当前时期,很多的建筑物都对中央空调进行了配备,中央空调所产生的能源消耗在建筑物能源消耗总量中占据很大比重,并且正逐年增加。所以,加大对中央空调能源消耗的控制力度,不仅能够提升能源的使用效率,更能够带来巨大的社会及经济效益。在实际的日常生产生活过程之中,通过对变频技术的使用来调节交流电动机的转动速度是一种被较为广泛使用的节能手段。本文对变频技术在中央空调冷却水压差控制中的应用加以了研究说明。

1 中央空调冷却水系统的结构

冷冻水、冷却水系统以及主机这三个部分构成了整个中央空调系统。其中冷却泵、冷凝器以及冷却水管道还有冷却水塔组成了整个冷却水循环系统。在冷冻水循环系统对热交换工作进行实施的过程中,会使得冷冻主机发出很多热量,这些热量会借助存于主机之内的制冷剂而向冷却水进行传递,这样会使得冷却水的温度上升。温度已经有所升高的冷却水通过冷却泵而被压入到冷却水塔之中,这时冷却水塔或者是让冷却水自然冷却或是运用存于冷却水塔中的风机对冷却水实施强制性的风冷,让冷却水能够同空气发生热交换现象,然后将降温之后的冷却水向冷却主机之内的冷凝器进行传送。

2 中央空调冷水系统节能理论分析

当前时期,一级泵定流量系统在空调冷水系统中被得以广泛使用。依据冷水机组所具有的负荷上限对水泵容量加以确定,要确保水泵工作地点所具有的水流量全年都是固定的。水阀由于部分空调末端出现停机状况而不能够被关闭,这样会导致水温下降,缩小了供、回水之间温度差距。受昼夜、季节变换因素以及建筑物所具有功能的差异影响,中央空调的实际负荷要远远小于其设计负荷,一年的大部分时间之内,中央空调所具有的实际负荷占其设计负荷比重的50%~70%。

在流量较大而温差相对较小的条件下工作,造成对水泵能量的浪费,使得管路系统出现冷热量损失问题。所以在中央空调水系统之中对变流量系统加以使用有助于达成节约能源的目的。

在对水泵变流量所具有的运行特征进行分析时会采用以下定律:

(1)

式中:Q表示水泵的流量;H表示扬程;P为功率;N为转速。

因为所有的空调系统所能够满足的定律不尽相同,因此,想要对存于空调系统内部的两个不同的水系统循环泵进行变流量控制,就应在结合具体实际对水泵具有的流量Q、功率P、转速N以及扬程H间的关系加以确定。

压差变流量控制手段是在对中央空调冷却水实施变流量运行过程中所使用的方式中的一种。通过利用变频器来对泵所具有的流量进行改变,是压差变流量控制的主要任务。压差变流量控制方式对泵在运行过程中所表现出来的特点加以详尽的考虑,使水泵效率能够更好地发挥出来,因此,在实际中被投以广泛使用。

压差变流量控制方式原理如下:用P1、P0分别代表中央空调系统供、回水干管所受到的压力,扬程为Hb,管网所具有的总流量用Q0表示,冷源所具有的侧管网阻用S1表示,负荷侧管网阻抗用S2表示,管网所具有的总阻抗用S表示,压差设定值用H表示。将H设为恒定,此时,供、回干管两端所具有的压差为:

P1-P0=HB-S1Q02 (2)

循环水泵所具有的扬程为:

HB=SQ02 (3)

控制技术水平的不断提升,所有种类的冷水机组均实现了对控制装置的配备,这样的控制装置当负荷有所变化时,能够随之对存于蒸发器以及冷凝器之中冷媒所具有的循环流量进行调节,使得水系统能够更好地实现变流量运行。在冷水系统中对变流量实施运行对于冷水机组的正常运行不会造成太大影响。供水量会随着实际用户负荷的改变而随之发生变化,为实现节能目标,可以对水泵实施变频调速。在冷却水系统中对变流量实施运行同样对于冷水机组的正常运行不会造成太大影响。因为与冷水流量相比,冷却水会高出20%~30%,因此具备更好的节能效果。

3 中央空调冷却水系统节能手段的具体实践

3.1 中央空调所具有的冷却水系统的主要硬件配置

中央空调所具有的冷却水系统对制冷机组、旁通阀、变频器以及冷热水盘管等设备进行了配置。

3.2 控制系统的主要硬件配置

主控制器为西门子CPU226等,另外加上EM232以及EM235等扩展模块。EM235模块的模拟量输入为4路高速12bit,其所具有的模拟量输出为1路。把西门子WinCC作为组态软件。此外还有上位工控机以及触屏人机界面为中央空调系统的主要设备配置。CPU226能够对开关量、模拟量、计算机主令等具有的信号实施读取,向上机位输送机组所具有的运行信息。上位工控机主要用于监控、记录所有房间的全部参数,之后将参数记录存入数据库之中,以供日后查询使用。

3.3 中央空调冷却水系统节能原理分析

压差所具有的设定值仅受负荷侧管网阻抗以及管网所具有的总流量这两个因素影响。所以,当负荷侧管网阻抗不变时,对较为适宜的压差设定值进行选定,能够对冷却水系统所具有的流量实现有效的控制,最终实现节能目标。

冷却水在进出主机的过程中所产生的压力是非常重要的控制参数,应该对压力传感器等进行使用,以对一个较为完善的中央智能化控制系统加以构建。就冷却水系统而言,将传感器安装在冷却水的回水管以及供水管之上,把所收集到的压力信号向EM235模块进行输送,然后将经过A/D转换之后的信号向CPU226进行输送,将其同设定值加以比较并利用PID对其进行计算,之后使其对EM232模块进行通过并向变频器输送一个0~10V之间的模拟信号,对它所具有的运行频率要进行控制,使冷却水压差维持在额定值水平。

3.4 对实际节能效果的检验

通过一些测试实验对在中央空调冷却水系统中对变频技术使用从而能够达到的能耗降低情况进行了检测。

实验过程中对7.5kW的冷却水泵进行了运用,将水泵的运行频率设定在30~50Hz之间。

实验结果表明,降低电源频率能够使电机所具有的输出功率大幅度的减少,具有非常好的节能效果。

4 结语

将水泵变频调速手段运用于中央空调的冷却水系统之中,当中央空调处于部分负荷的前提下,能够对能源有很大的节省,从而根本上降低了中央空调的能源消耗,所以应该将这项技术广泛地运用于建筑物的中央空调水系统之中,能实现节能目标,获得更多的经济及社会效益。

参考文献

[1] 孟彬彬.部分负荷下一次泵水系统变流量可行性分析[A].全国暖通空调制冷2011年学术年会论文集[C].2011.

[2] 李震,肖勇全,张建东.固定流量系统改为变流量系统的探讨[J].建筑热能通风空调,2012,32(2).

[3] 龙有新.空调冷水泵变频调速浅析[J].工程设计与研究,2013,17(1).

[4] 董亮.空调系统冷却水泵配置的压差法分析[J].建筑热能通风空调,2011,29(1).

上一篇:关于气象服务媒体融合发展的思考 下一篇:自身抗体检测对自身免疫性肝病的诊断价值