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浅析中央空调循环水泵闭环变频控制的节能应用

摘 要 我国社会经济建设进程的推进,为物业管理行业提供了广阔的发展空间,在物业管理行业的发展中,竞争形势的日趋激烈使得各物业公司更加注重提升设备的能源利用效率,控制企业的能耗支出,也促进了暖通专业节能水平的进一步提升。随着暖通专业的发展逐渐趋向于节能环保,变频技术的研究在日渐成熟的同时,也成为了暖通专业技术发展的重点。本文论述了中央空调循环水泵变频调速的节能原理,并对水泵中的闭环变频节能系统进行分析,简要讨论了中央循环水泵闭环变频节能的可行性。

【关键词】暖通 中央空调循环水泵系统 闭环变频节能 可行性分析

1 中央空调机自动化控制现状分析

随着中共空调系统在城市建筑中应用的普及,空调系统的循环水泵节能控制日渐受到物业管理部门的关注。循环水泵系统作为中央空调系统建设的重要组成部分,在水泵系统建设时通常以建筑物的最大冷负荷为基础,在系统选型时保留10%~20%左右的剩余量,以此保证中央空调制冷效果的稳定性。在中央空调的实际建设中,由于空调运行时其冷负荷无法得到稳定控制,这在一定程度上缩短了空调系统的满负荷运行时间,长时间处于轻载工作状态的空调主机,与工频状态下满负荷运行的循环水泵系统无法得到有效协调,使得中央空调系统在运行状态下不仅浪费了大量能源,也影响了循环水泵系统的使用寿命。为进一步提升中央空调循环水系统的节能性,我国在对空调系统循环水变频节能开展深入研究的同时,也在教育改革中增设了暖通专业,通过开展空调对室内采暖,通风及空气调节等室内因素影响的研究工作,为空调循环水泵变频的节能的工程实践提供有效的技术指导,以此促进中央空调循环水泵变频节能的工程应用,为我国的建筑节能做出贡献。

2 中央空调循环水泵变频节能原理介绍

在中央空调水泵的运行耗能中,循环水泵的电力消耗约占消耗总量的近25%,因此控制循环水泵系统的耗能在空调系统节能控制中占有重要地位。现阶段我国中央空调系统中循环水泵的调控方式和选型是由专业设计单位设计制造的,而设计单位在设计循环水泵系统的同时,缺乏与制冷机组生产厂家之间的联系与沟通,导致了中央空调制冷系统的构建和循环水泵变频系统之间无法有效的配合运转,进而影响了空调系统的运行效果,也降低了循环水泵系统的能源利用效率。为有效处理中央空调循环水系统存在的大流量,小温差等问题,通常采用变频调节技术,即通过控制空调负荷的变化而改变其工作频率,使得系统热交换器中的冷冻水与冷却水温差控制在一定范围内,在控制流量的同时有效提升循环水泵电机的输出功率。

在中央空调循环水泵系统的实际运行中,变频技术的采用使得冷却水的温度始终高于冷冻水5摄氏度左右,这样系统的耗能便能够与实际做功保持稳定的数值关系,空调系统一年的热负荷变化量也能够得到有效控制,此外循环水泵变频技术的采用也实现了对水泵转速的调控,循环水泵通过转速控制调节冷却水流量,这大大降低了水泵中电动机的运转功率,实现了对循环水系统能耗的有效控制。

3 空调循环水泵闭环变频节能可行性研究

在空调循环水泵系统的运行中,冷却水的水温度是由蒸发器的设定值决定的,而系统回水温度则取决于中央空调所在建筑的热负荷,通常中央空调系统的冷冻水温度和冷冻水的回水温度差值为5摄氏度左右,如循环水变频系统的出水温度为8摄氏度,那么回水温度就应控制在13摄氏度,这样才能保证冷却水系统中的冷却水的利用效率。实际循环水泵的冷却水控制方案如图:

如图所示,为实现对循环水泵冷却水系统的有效控制,通常在蒸发器的出水管和回水管上安装温度检测装置,并使其与PID温差调节器和变频器构成一个闭环控制系统,通过对此系统进行运行调控将冷却水的温差控制在5摄氏度左右,进而使得冷却水泵的转速能够与建筑的热负载相适应,提升循环水泵的闭环节能效率。在闭环控制在调节冷去水温度的同时,还能够向温度传感器发送水温检测信号,系统通过对比信号内容与实际出水温度而调整循环水电机的转速频率,在这种闭环变频调节系统中,冷污水泵能够依据实际循环水的温度情况进行变频调整,这不仅提升了循环水变频系统的自动化水平,也更为有效的实现了中央空调对冷却水闭环变频系统的监管与控制,其次,循环水闭环变频系统的采用也使得制冷主机的运行工况得以进一步完善,提高了中央空调主机的工作效率。

4 空调循环水泵变频节能研究分析

中央空调循环水泵系统变频闭环控制可以随着负荷或气温的变化,在运行过程中连续地自动调整电机转速,确保水泵进出口温差恒定,找出系统的最佳运行工作点。中央空调系统变频闭环控制,技术先进,动态响应快,自动化程度高,对整个系统实现了数字化和智能化控制,提高了空调控制的精度,而且取代了人为控制阀门的粗放型控制模式。

由于采用了变频器控制方式,通过将软运行集合到循环水泵的闭环工作中,消除了直接启动时对电网的冲击和干扰,进而消除中央空调系统运行中的电流及电弧冲击影响,同时防止了关机时出现的水锤现象,延长了设备的使用寿命,确保使用安全可靠。同时在运行中根据负载降低转速,减小水泵的运行噪声,提高了建筑的舒适性。

5 结束语

中央空调水泵通过变频闭环控制,可以实现在满足空调负荷要求的前提下,自动调节电机转速,有效提升空调主机和循环水泵的工作效率,可以空调系统运行中大幅减少运行费用,并且在延长设备的使用寿命、减少运行维护工作量方面效果均非常显著。中央空调循环水泵通过变频闭环控制能够优化制冷机组的工作效率和质量。中央空调循环水泵采用闭环变频控制在保证空调运行效果的同时,实现了建筑运行的节能减排,符合科学发展观的要求,也是我国提高建筑节能水平的发展方向。

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