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GIEN-SKFY中央空調(diào)節(jié)電器節(jié)電原理

時(shí)間:2007-01-10 10:28:00來源:shenyan

導(dǎo)語:?GIEN-SKFY中央空調(diào)節(jié)電器節(jié)電原理
1、中央空調(diào)運(yùn)行控制方法分析 中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先是根據(jù)室外氣象參數(shù)和室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算冷負(fù)荷,按分區(qū)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),根據(jù)產(chǎn)品樣本選擇相應(yīng)的設(shè)備,組合成一個(gè)系統(tǒng)。但空調(diào)系統(tǒng)絕大部分時(shí)間是在部分負(fù)荷的情況下工作。在部分負(fù)荷工作的控制方式不合理,系統(tǒng)能效比會(huì)大大降低。 從美國制冷協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)880-56數(shù)據(jù)可見,平均年負(fù)荷在60%左右。 現(xiàn)在空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行調(diào)節(jié)方式上,風(fēng)水系統(tǒng)主要是閥門(手動(dòng)、自動(dòng)閥門調(diào)節(jié)),主機(jī)利用卸荷方式,而這些方式是犧牲了阻力能耗來適應(yīng)末端負(fù)荷要求,造成運(yùn)行成本居高不下。 若采用變頻控制,能量的傳遞和運(yùn)輸環(huán)節(jié)控制為變水量(VWV)和變風(fēng)量(VAV),使傳遞和運(yùn)輸耦合并達(dá)到最佳溫差置換,其動(dòng)力僅為其它控制系統(tǒng)的30~60%,而且節(jié)能是雙效的,因?yàn)閷?duì)制冷主機(jī)的需求能耗同時(shí)下降。 主機(jī)采用變頻節(jié)能控制,保持設(shè)計(jì)工況下的制冷劑運(yùn)動(dòng)的物理量(如溫差、壓力等)變化,節(jié)能較其它調(diào)荷方式明顯,如約克(YORK)的YT型離心式冷水機(jī)組,配置變頻機(jī)組在部分負(fù)荷下能效比可降至0.2kw/冷噸,可見變頻控制方式在空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用前景十分廣闊。 過去在中央空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻技術(shù)為什么推廣難呢?可能是價(jià)格太高的原因吧?在變頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)非常成熟的今天,用此技術(shù)與暖通空調(diào)專業(yè)技術(shù)相結(jié)合,它并不是一門高價(jià)的技術(shù),在小功率空調(diào)中其經(jīng)濟(jì)性都可承受,在中央空調(diào)系統(tǒng)中更不應(yīng)該成問題:(1)中央空調(diào)運(yùn)行時(shí)間更長,節(jié)能問題更突出;(2)變頻控制在整個(gè)系統(tǒng)中所占的造價(jià)比例不高;(3)變頻控制器的容量越大,每千瓦功率單價(jià)越低。 中央空調(diào)系統(tǒng)采用變頻器是可行的,其投資回收一般在3~12個(gè)月,以變頻控制器使用壽命10年計(jì),其凈收益在10倍投資額以上。 2、中央空調(diào)調(diào)速節(jié)能原理 中央空調(diào)系統(tǒng)中大部分設(shè)備是風(fēng)機(jī)和水泵,是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成流體的壓力能或動(dòng)能的設(shè)備,若流體為液體工質(zhì)稱其為泵;若流體為氣體工質(zhì)稱其為風(fēng)機(jī)??照{(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)、水泵一般在結(jié)構(gòu)上為透平式類。 風(fēng)機(jī)和水泵的理論壓力方程式表示為: Hth=1/g(u2cu2-u1cu1) 對(duì)于軸流式 Hth=1/g(cu2-cu1) (∵u1=u2=u) 式中,Hth——理論揚(yáng)程,m; cu1、cu2——分別為葉輪進(jìn)出口處絕對(duì)速度的周向分量,m/s。 但由于空氣和水密度相差800多倍,所以升壓也相差800多倍。 在現(xiàn)場(chǎng),常根據(jù)用戶需要改變風(fēng)機(jī)和水泵的流量和壓力,即改變工況點(diǎn)位置,這種以變應(yīng)變的人工干預(yù)稱為調(diào)節(jié),因用戶需求的"變化"是絕對(duì)的、經(jīng)常的,而不變化卻是相對(duì)的、暫時(shí)的,因此調(diào)節(jié)是一個(gè)至關(guān)重要的技術(shù)。 根據(jù)相似定律可知: 從管網(wǎng)特性曲線可以看出,一般情況下,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化相似工況點(diǎn)連線過原點(diǎn),由于水泵有靜揚(yáng)程存在,當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí),相似共況點(diǎn)連線不通過坐標(biāo)原點(diǎn),轉(zhuǎn)速變化前后工況點(diǎn)亦不再保持相似,所以效率也隨之不再保持不變,也就是說,此時(shí)不滿足比例律,如圖2 a、b所示: 在圖2(a)中,no為原轉(zhuǎn)速,A為原工況點(diǎn),轉(zhuǎn)速降低到n1或提升到n2時(shí)的工況點(diǎn)分別為B和C。A、B、C均為相似工況點(diǎn),其連線過坐標(biāo)原點(diǎn)O,恰好與管網(wǎng)特性線R重合,Hst=0。 在圖2(b)中,Hst>0,轉(zhuǎn)速變化前后的特性線與管網(wǎng)特性線交于B和C點(diǎn)。 A、B、C是工況點(diǎn),但不是相似工況點(diǎn),因此效率也不是相似工況點(diǎn),實(shí)際流量(減少時(shí))的轉(zhuǎn)速要比按一次方計(jì)算轉(zhuǎn)速高,實(shí)際功率比按轉(zhuǎn)速比二次方計(jì)算功率大。 從實(shí)際水系統(tǒng)的裝置特性來看,不管是冷卻水系統(tǒng)還是冷凍水(熱水)系統(tǒng),其進(jìn)水勢(shì)能與出水勢(shì)能相差不大。 裝置揚(yáng)程H=Hz+[(p"-p′)/r]+KQ2,m 式中,Hz————-壓出池液面與吸入液面高度差; p"、p′————分別為密閉吸入池和壓出池液面處壓力,若是開口池(容器),均為大氣壓力; K——————-與吸入管路、壓出管路等有關(guān)的阻力系數(shù); Q——————-體積流量。 在圖3中,分析偏離O點(diǎn)的差值 ¤H2高度差在冷凍水密閉管路中接近零,在冷卻水中差距很??; ¤P″、Pˊ在系統(tǒng)中差值小,所以,在空調(diào)水系統(tǒng)中作水泵節(jié)能分析時(shí),可按相似律作粗略分析,即 H2+(P″-Pˊ)/r趨近零。 所以,在以下分析中,分機(jī)水泵的節(jié)能均按相似定律計(jì)算。 根據(jù)相似定律,可作出恒速調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)的能耗關(guān)系。 當(dāng)風(fēng)機(jī)或水泵穩(wěn)定工作在工況點(diǎn)A1(Q1,P1)上,當(dāng)需要減少流量到Q2時(shí),(1)關(guān)小閥門開度,使管網(wǎng)曲線R2。值得注意的是:Q2的實(shí)現(xiàn)是靠人為節(jié)流引起的損失ΔP的代價(jià)換來的。(2)采用變速調(diào)節(jié),將速度降到n2時(shí),既可滿足流量的要求,其功率降低顯著。 因此,變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是風(fēng)機(jī)、泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的首選方式。 采用變頻調(diào)速方式,對(duì)普通系列三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)進(jìn)行控制,是當(dāng)前無級(jí)調(diào)速的主流。它的基本原理如下,當(dāng)電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)P選定后,運(yùn)行時(shí)改變供電電源F1,就可改變其步轉(zhuǎn)速n1。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速n1改變了,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速n則隨之而變。采用變頻調(diào)速有以下特點(diǎn): (1) 從基頻往下調(diào)速,為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式; (2) 調(diào)速范圍大; (3) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性能好; (4) 運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近其同步轉(zhuǎn)速,運(yùn)行效率高; (5) 頻率F1可以連續(xù)調(diào)節(jié),因此為無級(jí)調(diào)速方式; (6) 基本上做到負(fù)載需要多少功率,就從電源輸入多少功率。

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