變頻器在中央空調(diào)的應(yīng)用
艾米克中央空調(diào)設(shè)備變頻器技術(shù)的發(fā)展,對中央空調(diào)進(jìn)行變頻節(jié)能改造是降本增效的唯一一條捷徑;該款中央空調(diào)變頻器的工作原理是,通過對中央空調(diào)的末端空調(diào)風(fēng)機(jī)箱、冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷凍水、冷卻水水泵、甚至主機(jī)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速等進(jìn)行控制調(diào)節(jié),從而使空調(diào)各子系統(tǒng)風(fēng)量、水流量等負(fù)荷工況參數(shù)按負(fù)荷情況得到適時調(diào)節(jié),不但能改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì),達(dá)到閥門、風(fēng)門節(jié)、回流調(diào)節(jié)、變調(diào)速等落后調(diào)節(jié)方式所不能相比的調(diào)節(jié)性能,改善空調(diào)的舒適性,更能到達(dá)節(jié)約大量電能,降低設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用。對于空調(diào)整機(jī)廠商來說,作為其核心零部件,變頻器控制器的可靠性至關(guān)重要,直接關(guān)乎空調(diào)使用舒適度和壽命。據(jù)了解,空調(diào)應(yīng)用變頻器技術(shù)后,不但擴(kuò)大了壓縮機(jī)的工作范圍,不需要壓縮機(jī)在斷續(xù)狀態(tài)下運(yùn)行就可實(shí)現(xiàn)冷、暖控制,達(dá)到降低能耗、還消除由于溫度變動而引起的人體不適,并提高整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性,降低噪聲,這些技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)得到空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)和普通消費(fèi)者的認(rèn)可,近年來變頻空調(diào)市場推廣順利,銷售步入正軌。相對成熟的配套環(huán)境下,技術(shù)升級是變頻控制器廠爭奪市場份額的關(guān)鍵。
一、中央空調(diào)系統(tǒng)主要由以下幾部份組成:
冷凍機(jī)組:這是中央空調(diào)的“制冷源”,通往各個房間的循環(huán)水由冷凍機(jī)組進(jìn)行“內(nèi)部熱交換”,降溫為“冷凍水”。
冷卻水塔:用于為冷凍機(jī)組提供“冷卻水”;
“外部熱交換”系統(tǒng):由兩個循環(huán)水系統(tǒng)組成;
冷卻水循環(huán)系統(tǒng):
由冷凍泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍機(jī)組進(jìn)行熱交換,使水溫冷卻的同時,必將釋放大量的熱量。該熱量被冷卻水吸收,使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔,使之在冷卻塔與大氣進(jìn)行熱交換,然后在將降了溫的冷卻水,送回到冷卻機(jī)組。如此不斷循環(huán),帶走了冷凍機(jī)組釋放的熱量。
冷凍水循環(huán)系統(tǒng):
由冷凍泵及冷凍水管道組成。從冷凍機(jī)組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道,在各房間內(nèi)進(jìn)行熱交換,帶走房間熱量,使房間內(nèi)的溫度下降。從冷凍機(jī)組流出、進(jìn)入房間的冷凍水簡稱為“出水”:流經(jīng)所有的房間后回到冷凍機(jī)組的冷凍水簡稱為“回水”。從冷凍機(jī)組流回冷卻塔的冷卻水簡稱為“回水”;流進(jìn)冷凍機(jī)組的冷卻水簡稱為“進(jìn)水”;
中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成如下圖:
二、冷卻風(fēng)機(jī)有兩種情況:
1.室內(nèi)風(fēng)機(jī)
安裝于所有需要降溫的房間內(nèi),用于將由冷凍水冷卻了的冷空氣吹入房間,加速房間內(nèi)的熱交換。
2.冷卻塔風(fēng)機(jī)
用于降低冷卻塔中的水溫,加速將“回水”帶回的熱量散發(fā)到大氣中去??梢钥闯觯醒肟照{(diào)系統(tǒng)是工作過程室一個不斷地進(jìn)行熱交換的能量轉(zhuǎn)換過程。在這里,冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)是能量的
主要傳遞者。因此,對冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制便是中央空調(diào)控制系統(tǒng)的重要組成部份。
三、溫度檢測
通常使用熱電阻,如上圖中的 Rt1、Rt2、Rt3。中央空調(diào)的拖動系統(tǒng)通常由以下部份組成:
1 冷凍機(jī)組拖動系統(tǒng);
2 冷卻泵拖動系統(tǒng)也由若干臺水泵組成;
3 風(fēng)機(jī)(包括室內(nèi)風(fēng)機(jī)和冷卻塔風(fēng)機(jī))拖動系統(tǒng)。
4 冷凍泵拖動系統(tǒng)由若干臺水泵組成;
拖動系統(tǒng)一般均不能調(diào)速,故耗能大,且溫度的調(diào)節(jié)比較粗略。
四、技術(shù)原理
中央空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷機(jī)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)和散熱水塔組成,制冷機(jī)通過壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中與冷凍水進(jìn)行熱交換,將冷凍水制冷,冷凍水泵將冷凍水送到各風(fēng)機(jī)風(fēng)中的冷卻盤管中,由風(fēng)機(jī)吹送冷風(fēng)達(dá)到降溫的目的。經(jīng)蒸發(fā)后制冷劑在冷凝器中釋放出熱量,與冷卻循環(huán)水進(jìn)行熱交換,由冷卻水泵將帶來熱量的冷卻水泵到散熱水塔上由水塔風(fēng)扇對其進(jìn)行噴淋冷卻,與大氣之間進(jìn)行熱交換。
1.中央空調(diào)節(jié)能原理
我們知道中央空調(diào)的水循環(huán)系統(tǒng)主要由冷卻水泵和冷凍水泵組成。
從水泵的工作原理可知
水泵的流量與水泵的轉(zhuǎn)速成正比,水泵對的揚(yáng)程與水泵的轉(zhuǎn)速的平方成正比,水泵 軸功率與水泵的轉(zhuǎn)速的三次方成正比,因此通過改變水泵的轉(zhuǎn)速就可以改變水泵的功率。
綜上所述,若能采用變頻調(diào)速技術(shù),當(dāng)中央空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水泵和冷凍水泵的溫差小時,就可降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而較大幅度減小電動機(jī)的運(yùn)行功率,便可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
中央空調(diào)節(jié)能改造的優(yōu)點(diǎn)
a.通過變頻器改變水泵的轉(zhuǎn)速改變水泵的功率以提高中央空調(diào)的節(jié)能效果
b.變頻器具有較強(qiáng)的電機(jī)保護(hù)功能,能延長系統(tǒng)各部件的使用壽命
c.節(jié)能作用顯著,變頻器的軟啟動大大減小了泵機(jī)啟動時對各種機(jī)器的沖擊
二、超強(qiáng)的節(jié)能電功能
1)中央空調(diào)節(jié)能方案節(jié)電率在20%~50%之間:連續(xù)工作模式下,最短的時間內(nèi)收回成本
2)軟啟動功能,消除啟動時的沖擊電流,可限制在其額定電流的150%之內(nèi)
3)減少電機(jī)發(fā)熱部件的磨損,有效的延長電機(jī)壽命,降低維修成本
4)完善的運(yùn)行指示和故障查詢功能
5)提高功率因素減少無功損耗,具有軟起特性,啟動時無大電流沖擊
三、易于安裝,配置靈活
1)一體化設(shè)計(jì),便于安裝
2)可通過控制面板設(shè)定參數(shù),易于修改與設(shè)定
3)電源接線端子與電機(jī)接線端子標(biāo)示清晰,方便改造
四、操作簡單,維護(hù)便利
1)故障類型清晰顯示,便于現(xiàn)場快速故障定位
節(jié)能原理計(jì)算
減少的功耗:△P=P0(1-(N1/N0)3) (1)式
減少的流量:△Q=Q0(1-(N1/N0)) (2)式
其中N1為改變后的轉(zhuǎn)速,N0為電機(jī)原來的轉(zhuǎn)速,P0為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下的電機(jī)的消耗功率,Q0為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的水泵流量。由上式可以看出流量的減少與轉(zhuǎn)速的減少的一次方成正比,但功耗的減少卻與轉(zhuǎn)速減少的三次方成正比。如假設(shè)原流量為100個單位,耗能也為100個單位,如果轉(zhuǎn)速降低10%,由(2)式△Q-Q0(1-(N1/N0))=100*1-(90/100))=10可得出流量改變了10個單位,但功耗由(1)式△P=P0(1-(N1/N0)3)=100*1-(90/100)3)=27.1可以得出,功率將減少27.1%