伟创变频器 中央空调节能控制系统方案
----伟创变频器 中央空调节能控制系统方案
2007-12-25
作者：veich
一、概述
海康大厦中央空调" title="中央空调">中央空调控制主要由三部分主成：冷却泵控制系统" title="控制系统">控制系统（三台55KW电机，两用一备）；冷冻泵控制系统（三台45KW电机，两用一备）；冷却塔风机控制系统（8台3KW电机）。
在中央空调系统" title="空调系统">空调系统中，冷却水泵和冷却水泵的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的，且留有一定的设计余量。在没有使用调速的系统中，水泵一年四季在工频状态下全速运行、只好采用节流或回流的方式来调节流量，产生大量的节流或回流损失，且对水泵的电机而言，由于它是在工频下全速运行，因此造成了能量的大大浪费。
由于季节的变化，外界温度不同，以用客房入住量的多少使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低。也就是说，中央空调实际大部分时间运行在低负荷状态下。
根据上述情况我公司研制一套HOPE-Z中央空调节能控制系统" title="节能控制系统">节能控制系统。
二、HOPE-Z中央空调节能控制系统功能特点
1、高节电率
*节电率高达20—50%；
*采用当今最先进的变频调速技术协调电机运行；微电脑和智能仪表结合控制，应用当今最先进的模糊控制算法，达到最佳能量利用；
2、——高可靠性——
*变频器和仪表器上全部采用名牌产品；
*工业级可编程控制器和人机界面24小时监控；
*具有过压，欠压，过流，过载，缺相自动保护功能；
*整个系统实行闭环模糊控制，有参数自整和自适应功能，全自动根据环境变化情况自己调整控制算法，降低停机概率，有仿人智能功效；
3、——软起动特性——
*改变原有电机的硬起动方式，减小电流对电面的冲击，延找电机的使用寿命；减小系统工作过程中机器的震动情况，延长空调系统的使用寿命；
*噪音减轻，改善工作环境；
4、——傻瓜式操作——
所有仪表智能化和数值数字化，友好的人机界面，有参数和图形记录，所有参数已调好，每次开机和正常运转时无需调整参数；
5、——高回报率——
所有投资8—18个月可通过电费的节约回收
6、——良好的服务——
*专业工程师24小时待机式上门服务；
*一年保修，终生维护；
三、中央空调节能控制系统节能原理
——泵类，风机型负载能耗分析——
传统的风机水泵的风量、水流量的调节是靠风门、节流阀的调节。当风量、水量的需要减少是时，风门，阀的开度减少：当风量、水量需要增加时，风门、阀的开度增加。这种调节方式是以增加管网损耗，耗费大量能源在风门、阀上为代价的。并且通常在设计中，用户风机水泵设计的容量都要比实际需要高出很多，形成了“大马拉小车”的现象，造成电能的大量浪费。如果采用调节速度的方式来调节流量，就可以从根本上防止电能浪费。而变频器的出现使得这种控制方式变为现实。
风机与泵都是把电动机的轴功率转变为机械能的一种机械，它们的启动力矩都较小，负载轻，具有节能潜力。二者的结构和工作原理" title="工作原理">工作原理基本相似。以泵类为例对其工作原理及其运行过程进行分析。由流体力学可知，水量Q与转速的一次方成正比，压力H转速的平方成正比，功率P与转速的立方成正比。
Q1/Q2=n1/n2；
H1/H2=(n1/n2)2；
P1/P2=(n1/n2)3
由上面的公式可知，如果泵类的效率一定，当要求调节水量下降时，转速可成比例下降，此时水泵的轴输出功率是成立方关系下降。如果所需要的风量减少20%，则相应的电机转速应降低20%，实际转速为80%，则实际功率为（0.8）3≈51%，节能达50%
四、空调节能控制系统工作原理
中央空调由制冷机组和风机系统组成，而制冷机组的冷却水泵、冷冻水泵、凉水塔泵和风机系统的送风风机、回风风机都是平方类负载，一方面由于环境和负载的变化范围较大，它们在选型时都留了很大的调整裕度，另一方面传统的调节是靠阀门的开度来控制工艺参数，能量白白的浪费掉。进行变频改造后，所有的阀门全部完全打开，系统一方面通过监控空气的温度，通过PID调节，调节风机的转速，控制空气通过热交换器的速度，形成动态平衡；另一方面，系统监控中央空调系统中循环水的温度，来调节空调的实际输出功率。系统能根据所需温度要求，自动启/停需泵的台数和调节泵的转速，给出合适的能量，从而将多余的能量节省下来。当外界温度升高时，通过热交换，使得中央空调的水温上升，系统通过传感器监测到这一变化，加快泵的工作速度，反之一样。
对于冷冻水系统，由于低温冷冻水温度取决于蒸发器的运行参数（一般冷冻水出水温度为7℃），只需控制高温度冷冻水（回水）的温度，即可控制温差，现采用温度变送器、PID温差调节器和变频器及冷却水泵组成闭环控制系统，冷却水温差控制在T1（例如12℃），使冷冻水泵的转速相应于热抽载的变化而变化。
对于冷却水系统，取冷凝器两侧冷却的温度作为控制参数，采用温度传感器、PID温差调节器和变频器及冷却水泵组成闭环控制系统，冷却水温差控制在△T2（例如：5℃），使冷却水泵的转速相应于热负载的变化而变化，而冷却水的温度保持在设定值不变，使系统在满足主机工况不变条件下，冷却水泵系统节能最大。
用HOPE-Z中央空调节能控制系统，不但操作方便、简单、维护量小，而且有显著的节能效果。并且实现高度自动化调节，达到提高空调质量。保证工艺生产需要，同时达到更好的节能效果。根据上原理采用智能仪表如变频器的模式做成，不仅增强了系统的监控和保护功能，而且节电率高达20—50%，8到18个月就回收投资成本，经济效益特别明显。
五、设备投资
序号 设备名称 规格型号 产地 单位 数量 单价（元） 合价（元）
1 1号进线柜 1800*800*600 长沙 台套 1
2 2号控制柜 1800*800*600 长沙 台套 1
3 3号控制柜 1800*800*600 长沙 台套 1
4 4号控制柜 1800*800*600 长沙 台套 1
总计
特别说明：
1、 号控制柜内有两台55KW变频器；3号控制柜内有两台45KW变频器，4号控制柜内有八台3.7KW变频器。
2、 该控制系统为中央空调的核心控制系统，其采用变频大大节约二次改造的成本。投资实惠、收效大。该系统在各类调速系统中使用时，其节能效果对于单台设备可节能5—35%，在未受到其他因素的影响下一般可取上限。
六、伟创变频器在中央空调上的应用实例
用户单位 使用功率范围 项目名称
宜昌国际大酒店 AC60-T3--45KW 2台 冷却泵、冷冻泵
长沙亚大数码港 AC60-T3--55KW 冷却泵
郴州国际大酒店 AC60-T3-45KW\37KW 冷却泵、冷却塔风机
武汉广西大厦 AC60-T3-55KW\45KW 冷却泵、冷冻泵
海康大厦中央空调" title="中央空调">中央空调控制主要由三部分主成：冷却泵控制系统" title="控制系统">控制系统（三台55KW电机，两用一备）；冷冻泵控制系统（三台45KW电机，两用一备）；冷却塔风机控制系统（8台3KW电机）。
在中央空调系统" title="空调系统">空调系统中，冷却水泵和冷却水泵的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的，且留有一定的设计余量。在没有使用调速的系统中，水泵一年四季在工频状态下全速运行、只好采用节流或回流的方式来调节流量，产生大量的节流或回流损失，且对水泵的电机而言，由于它是在工频下全速运行，因此造成了能量的大大浪费。
由于季节的变化，外界温度不同，以用客房入住量的多少使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低。也就是说，中央空调实际大部分时间运行在低负荷状态下。
根据上述情况我公司研制一套HOPE-Z中央空调节能控制系统" title="节能控制系统">节能控制系统。
二、HOPE-Z中央空调节能控制系统功能特点
1、高节电率
*节电率高达20—50%；
*采用当今最先进的变频调速技术协调电机运行；微电脑和智能仪表结合控制，应用当今最先进的模糊控制算法，达到最佳能量利用；
2、——高可靠性——
*变频器和仪表器上全部采用名牌产品；
*工业级可编程控制器和人机界面24小时监控；
*具有过压，欠压，过流，过载，缺相自动保护功能；
*整个系统实行闭环模糊控制，有参数自整和自适应功能，全自动根据环境变化情况自己调整控制算法，降低停机概率，有仿人智能功效；
3、——软起动特性——
*改变原有电机的硬起动方式，减小电流对电面的冲击，延找电机的使用寿命；减小系统工作过程中机器的震动情况，延长空调系统的使用寿命；
*噪音减轻，改善工作环境；
4、——傻瓜式操作——
所有仪表智能化和数值数字化，友好的人机界面，有参数和图形记录，所有参数已调好，每次开机和正常运转时无需调整参数；
5、——高回报率——
所有投资8—18个月可通过电费的节约回收
6、——良好的服务——
*专业工程师24小时待机式上门服务；
*一年保修，终生维护；
三、中央空调节能控制系统节能原理
——泵类，风机型负载能耗分析——
传统的风机水泵的风量、水流量的调节是靠风门、节流阀的调节。当风量、水量的需要减少是时，风门，阀的开度减少：当风量、水量需要增加时，风门、阀的开度增加。这种调节方式是以增加管网损耗，耗费大量能源在风门、阀上为代价的。并且通常在设计中，用户风机水泵设计的容量都要比实际需要高出很多，形成了“大马拉小车”的现象，造成电能的大量浪费。如果采用调节速度的方式来调节流量，就可以从根本上防止电能浪费。而变频器的出现使得这种控制方式变为现实。
风机与泵都是把电动机的轴功率转变为机械能的一种机械，它们的启动力矩都较小，负载轻，具有节能潜力。二者的结构和工作原理" title="工作原理">工作原理基本相似。以泵类为例对其工作原理及其运行过程进行分析。由流体力学可知，水量Q与转速的一次方成正比，压力H转速的平方成正比，功率P与转速的立方成正比。
Q1/Q2=n1/n2；
H1/H2=(n1/n2)2；
P1/P2=(n1/n2)3
由上面的公式可知，如果泵类的效率一定，当要求调节水量下降时，转速可成比例下降，此时水泵的轴输出功率是成立方关系下降。如果所需要的风量减少20%，则相应的电机转速应降低20%，实际转速为80%，则实际功率为（0.8）3≈51%，节能达50%
四、空调节能控制系统工作原理
中央空调由制冷机组和风机系统组成，而制冷机组的冷却水泵、冷冻水泵、凉水塔泵和风机系统的送风风机、回风风机都是平方类负载，一方面由于环境和负载的变化范围较大，它们在选型时都留了很大的调整裕度，另一方面传统的调节是靠阀门的开度来控制工艺参数，能量白白的浪费掉。进行变频改造后，所有的阀门全部完全打开，系统一方面通过监控空气的温度，通过PID调节，调节风机的转速，控制空气通过热交换器的速度，形成动态平衡；另一方面，系统监控中央空调系统中循环水的温度，来调节空调的实际输出功率。系统能根据所需温度要求，自动启/停需泵的台数和调节泵的转速，给出合适的能量，从而将多余的能量节省下来。当外界温度升高时，通过热交换，使得中央空调的水温上升，系统通过传感器监测到这一变化，加快泵的工作速度，反之一样。
对于冷冻水系统，由于低温冷冻水温度取决于蒸发器的运行参数（一般冷冻水出水温度为7℃），只需控制高温度冷冻水（回水）的温度，即可控制温差，现采用温度变送器、PID温差调节器和变频器及冷却水泵组成闭环控制系统，冷却水温差控制在T1（例如12℃），使冷冻水泵的转速相应于热抽载的变化而变化。
对于冷却水系统，取冷凝器两侧冷却的温度作为控制参数，采用温度传感器、PID温差调节器和变频器及冷却水泵组成闭环控制系统，冷却水温差控制在△T2（例如：5℃），使冷却水泵的转速相应于热负载的变化而变化，而冷却水的温度保持在设定值不变，使系统在满足主机工况不变条件下，冷却水泵系统节能最大。
用HOPE-Z中央空调节能控制系统，不但操作方便、简单、维护量小，而且有显著的节能效果。并且实现高度自动化调节，达到提高空调质量。保证工艺生产需要，同时达到更好的节能效果。根据上原理采用智能仪表如变频器的模式做成，不仅增强了系统的监控和保护功能，而且节电率高达20—50%，8到18个月就回收投资成本，经济效益特别明显。
五、设备投资
序号 设备名称 规格型号 产地 单位 数量 单价（元） 合价（元）
1 1号进线柜 1800*800*600 长沙 台套 1
2 2号控制柜 1800*800*600 长沙 台套 1
3 3号控制柜 1800*800*600 长沙 台套 1
4 4号控制柜 1800*800*600 长沙 台套 1
总计
特别说明：
1、 号控制柜内有两台55KW变频器；3号控制柜内有两台45KW变频器，4号控制柜内有八台3.7KW变频器。
2、 该控制系统为中央空调的核心控制系统，其采用变频大大节约二次改造的成本。投资实惠、收效大。该系统在各类调速系统中使用时，其节能效果对于单台设备可节能5—35%，在未受到其他因素的影响下一般可取上限。
六、伟创变频器在中央空调上的应用实例
用户单位 使用功率范围 项目名称
宜昌国际大酒店 AC60-T3--45KW 2台 冷却泵、冷冻泵
长沙亚大数码港 AC60-T3--55KW 冷却泵
郴州国际大酒店 AC60-T3-45KW\37KW 冷却泵、冷却塔风机
武汉广西大厦 AC60-T3-55KW\45KW 冷却泵、冷冻泵
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