中央空調系統的節能改造

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      中央空調是酒店的耗電大戶(hù)，每年電費中空調約占60%，而且近年來(lái)“電荒”問(wèn)題日益突出，因此酒店中央空調的節能改造顯得尤為重要。

       一、改造前酒店中央空調系統工作簡(jiǎn)述

      1.系統啟動(dòng)后，冷凍單元工作，蒸發(fā)器吸收冷凍水熱量，同時(shí)冷凝器釋放熱量升高冷卻水溫度。

      2.冷凍泵加壓將降溫后的冷凍水送入冷凍水管道，在房間由室內風(fēng)機加速進(jìn)行熱交換，帶走房間內的熱量降低房間溫度后流回冷凍水端。

      3.冷卻泵將升溫后的冷卻水壓入冷卻塔，冷卻塔風(fēng)機加速將冷卻水熱量散發(fā)到大氣中。

      4.冷凍機組工作一段時(shí)間后，當溫度達到設定值時(shí)中間繼電器及接觸器動(dòng)作，冷凍機停止工作，溫度回升冷凍機則再次運行，往復循環(huán)。

       二、系統存在的問(wèn)題及可行性改造

       1.冷卻／冷凍水泵不能根據實(shí)際需求調整循環(huán)量，電機工作效率低；系統由閥門(mén)和旁通調節水泵系統的流量與壓差，存在較大截流損失和大流量、高壓力、低溫差的現象，致使中央空調使用效果不理想。

       2.水泵電機采用Y－△起動(dòng)方式，起動(dòng)電流均為額定電流的3～4倍，大電流沖擊和電器的頻繁動(dòng)作，將會(huì )縮短電機的使用壽命；起動(dòng)時(shí)的機械沖擊和停泵時(shí)水垂現象，容易損壞機械散件、軸承、閥門(mén)、管道。

       3.系統運行噪聲大、控制性能差、機組磨損嚴重、維護管理投入費用大。

        為此必需對水泵系統進(jìn)行節能改造，而解決問(wèn)題的關(guān)鍵是水泵能夠隨著(zhù)負載的變化有效調節流量并關(guān)閉旁通。根據流體機械理論：水泵、風(fēng)機的流量與其轉速成正比，其軸功率與轉速（電源頻率）的三次方成比例。當水泵、風(fēng)機的轉速減小時(shí)其軸功率顯著(zhù)減小，例如將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50（P為電機軸功率）?？梢?jiàn)通過(guò)變頻方式調節流體機械轉速從而達到控制其流量的目的，可節約大量電能。中央空調系統是按現場(chǎng)最大冷量需求量、冷卻／冷凍泵按單臺設備的最大工況設計的，實(shí)際使用中有90％強的時(shí)間，冷卻／冷凍泵都工作在非滿(mǎn)載狀態(tài)下。機械閥門(mén)調節流量不僅增大系統節流損失，而且調節是階段性的，造成整個(gè)空調系統工作在波動(dòng)狀態(tài)。變頻器的軟啟動(dòng)功能及平滑調速的特點(diǎn)可實(shí)現對系統的平穩調節，系統工作狀態(tài)穩定，且易實(shí)現自動(dòng)控制，延長(cháng)機組及管網(wǎng)的使用壽命。綜合考慮決定在冷卻／冷凍水泵加裝變頻器系統作為改造的核心。

        三、酒店中央空調系統改造方案

        根據現有設備對冷卻／冷凍水系統及冷卻塔風(fēng)機系統進(jìn)行變頻改造。變頻器和PLC組成控制單元，其中冷卻/冷凍水泵采用溫度自動(dòng)閉環(huán)調節：溫度傳感器將采樣的冷卻／冷凍水溫度轉換為電信號后送至PLC，PLC將該信號（水溫）與設定值進(jìn)行比較運算后確定變頻器輸出頻率，改變冷凍／冷卻水泵轉速，達到節能目的。在系統的最末端安裝壓力傳感器，保證供水壓力，確?？照{使用效果（圖1）。

         在冷卻／冷凍水循環(huán)系統各裝設一套變頻器，分別供2臺冷卻嶺凍水泵切換使用。其中冷卻水循環(huán)系統回水與出水溫度差，反映了需要進(jìn)行交換的熱量，根據這個(gè)熱量，系統控制循環(huán)水速度從而調節熱交換速度。若溫差大說(shuō)明冷凍機組產(chǎn)生的熱量大，此時(shí)系統提高冷卻泵的轉速，增大循環(huán)速度，加速冷卻水的降溫；若溫差小，說(shuō)明冷凍機組產(chǎn)生的熱量小，系統降低冷卻泵的循環(huán)速度。

        具體的電氣設計是：PLC先控制變頻器軟啟動(dòng)電動(dòng)機M1，當M1達到額定轉速但系統仍未達到設定溫差值，PLC就將M1切換到工頻電網(wǎng)運行，再啟動(dòng)電動(dòng)機M2，通過(guò)變頻器控制M2運行，調節冷卻水的循環(huán)速度。當M2轉速在下限值時(shí)，如果檢測值大于設定值，plc控制M1停機，然后調節M(mǎn)2轉速達到設定要求。

        冷凍循環(huán)系統由于出水溫度比較穩定，因此回水溫度就能反映房間溫度，PLC根據回水溫度進(jìn)行控制?；厮疁囟雀?，說(shuō)明房間溫度高，系統應提高冷凍泵轉速，加快冷凍水的循環(huán)；反之亦然。

         考慮到酒店的正常經(jīng)營(yíng)，電路設計有工頻／變頻切換裝置，一旦變頻部分發(fā)生故障就將系統切換到工頻狀態(tài)運行。

       四、改造效果