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Minoor中央空调系统的变频改造

品牌：Minoor

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概述：

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中央空调系统的变频改造

中央空调系统已广泛应用于工业与民用领域。在我国目前能源相对不足的情况下，节约能源显得尤为重要。寻找一种节能效果明显、性能稳定可靠的控制系统成为当务之急。最佳方法就是采用变频调速技术。由于中央空调主要是由风机和水泵组成，采用变频调速技术不仅能使车间、办公场所、商场等室温维持在所期望的状态，让产品品质得到保证，让人感到舒适满意，更重要的是其节能效果高30%以上，能带来良好的经济效益。

一、中央空调系统的构成及工作原理

它主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和散热水塔组成。其工作原理如图一所示：

图一、中央空调系统制冷原理图

制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻水泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量，与冷却循环水进行热交换，由冷却水泵将带来热量的冷却水泵到散热水塔上由水塔风扇对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。

二、对中央空调的变频调速节能改造

1、系统组成

Minoor变频改造方案对中央空调系统进行改造，可以组成如下系统，如图二所示：

图二、中央空调系统变频改造图

在该系统中，控制冷冻泵、冷却泵、水塔风扇变频器可以采用开环控制，由维护人员根据季节不同和负荷的变化进行调节，也可以采用闭环控制，可根据传感器的反馈值（如压力，流量，风量等），自动改变泵的转速，从而达到流量、风量的按需供给；控制管盘风机的变频器采用温度闭环控制，可根据温度传感器的反馈值，自动改变风机的转速，从而使被控环境温度基本保持恒定。其原理图如图三所示：

图三、温度闭环控制原理图

Minoor中央空调系统变频改造方案所选用的变频器适用于风机和水泵的控制，能根据负载情况，自动实现节能运行。并且其内置PID功能，无需借助其它控制器便可完成温度等参量的闭环自动控制，还提供了RS232/RS485串行接口，以便与中央控制室的微机联网，实现集中监控，使维护人员及时了解各变频器的工作状态。

三、综合效益预测

1、显著的节电效果，良好的经济效益

2、温度维持恒定，产品质量得到保证，人感到舒适

3、操作方便，维护量小

4、变频调速使电机大多数时间运行在工频之下，减少了环境噪音，并减轻了电机轴承磨损

5、电机直接启动时，启动电流为额定电流的4～6倍，而变频调速后启动电流小于额定电流的2倍，从而大大改善了电机的启动性能，减少了启动电流对电网的冲击，并延长了电机的使用寿命。

节能分析：

一、风机、水泵变频调速节能原理

目前为了控制空调系统的温度、通风系统的风量往往采用一些简单的方法，如通过挡板来调节风量，用阀门来调节流量等，但这些方法不仅达不到很好的调节效果，而且大量的电能被挡板和阀门白白浪费。据统计，目前使用的风机、水泵大约有25%的能量是无谓消耗。下面我们分析采用变频调速为什麽有显著的节能效果。

简单说来，风机、水泵的流量与转速一次方成正比，压力与转速二次方成正比，轴功率与转速三次方成正比，即

Q1/Q2 ∝ n1/n2 （ 1）

H1/H2 ∝（n1/n2）2 （ 2）

P1/P2 ∝（n1/n2）3 （ 3）

式中，Q为风机、水泵流量；H为压力；P为轴功率。

如图四所示：

图四、风机水泵节能图

在图中，曲线①为管网阻力特性，曲线②为恒速下的流量与压力关系曲线，假如风机、水泵工作在A点时效率最高，输出流量为100%，此时，轴功率P1与Q1 、H1乘积，即图四中面积AQ10H1A成正比，根据调节需要，流量要从Q1降到Q2时，如果调节风门或挡板，相当于增加管网阻力，此时流量下降，压力反而上升，轴功率与CQ2OH3C成正比，从图中可以看出，轴功率显然减少不多，如果采用调速方法，风机、水泵转速由n1降到n2，从图中可见，在满足同样流量Q2的情况下，压力也下降到H2，此时轴功率与面积BQ20H2B成正比，由图四可以看出，通过调整风机、水泵转速降低流量，较之通过调节风门、挡板降低流量，具有显著的节能效果。以上定性地叙述了节电原理，下面通过一个节电率指标N%来定量地描述节电的效

果，见下表：

举例说明，若将电机的运行频率由原来的50Hz下调到35Hz时，则电机的实际转速降为额定转速的70%，即n实际=0.7n额定。由于电机的额定功率为：W额定=Kn3额定。因此，电机运行在35Hz时实际功率为：

由此可见，若风机和水泵的电机运行在35Hz时，理论上的节电率可达66%，节电效果相当显著，经济效益十分可观。

二、系统改造实例

某某中央空调现场共有4台冷却泵，电机均为75KW，正常情况下开1～2台泵，3号、4号冷却泵使用变频器，1号、2号泵为工频备用，当变频器需检修时1、2号泵运行，从而保证系统运行可靠性。变频器由上位计算机监控其运行状态。下表为变频改造前后一台冷却泵数据对照表：

以冷却泵一年使用9个月，一个月30天，每天使用24个小时为例，按电价0．7元/度计算，一年可节约电费为：

31×9×30×24×0.7=140616（元）

由于此客户节电率大（48％），所以半年左右就收回了成本。

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