技術(shù)文章
文章引言:
據(jù)統(tǒng)計,全國夏季空調(diào)的用電量已達到4500萬KW,相當(dāng)于兩個半三峽電站的滿負荷出力。全國中央空調(diào)耗電量已接近社會總用電量的20%。我國人均能源資源占有量僅相當(dāng)于世界平均水平的一半,能量緊缺已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展的制約因素。而在建筑機電設(shè)備中,中央空調(diào)系統(tǒng)能耗一般占建筑總能耗的40%-60%。實現(xiàn)中央空調(diào)節(jié)能迫在眉睫。
節(jié)能改造概念:
中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍水泵和冷卻水泵的容量是按照建筑物最大設(shè)計熱負荷選定的,且留有余量,而運行情況是一年四季長期在固定的最大水流量下工作。由于季節(jié)、晝夜和用戶負荷的變化,實際空調(diào)熱負荷在絕大部分時間內(nèi)遠比設(shè)計負荷低。如圖1所示是一建筑物的實測熱負荷率變化的情況。由圖1可見,與決定水泵流量和壓力的最大設(shè)計負荷(負荷率為100%)相比,一年中負荷率在50%以下的小時數(shù)約占全部運行時間的50%以上。一般冷凍水設(shè)計溫差在5—7℃最為理想,冷卻水的設(shè)計溫度差在4-5℃最為理想。但事實上在全年絕大部分運行時間里,冷凍水、冷卻水的溫差僅為1-3℃,即在“小馬拉小車”的狀態(tài)下從而增加了管路系統(tǒng)的損失,浪費了水泵運行的傳送能量。
節(jié)能原理:
冷卻水泵是傳送流體的裝置,這類負載消耗的能量與流量的立方成正比,推算可得到能量消耗與轉(zhuǎn)速的關(guān)系,流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比,溫差△T%與轉(zhuǎn)速n成反比,揚程與轉(zhuǎn)速n的二次方成正比,而軸功率P與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比(見下表),從表中我們可以看出上述幾個量的變化關(guān)系。具體的關(guān)系表達式:
即 Q=K1n; H=K2n2; P=Q×H=K1K2n2=K3n3
式中,K為常數(shù),n為電機的轉(zhuǎn)速
應(yīng)用方案:
中央空調(diào)水泵,我們采用溫度傳感器、微電腦、PID控制器與變頻節(jié)電器組成溫差閉環(huán)控制系統(tǒng),對水泵的出水、回水的溫度實時控制,使水泵的轉(zhuǎn)速隨熱負載的變化而變化,使冷卻水和冷凍水始終處于最佳溫度狀態(tài)下實現(xiàn)節(jié)能運行。
顯然,變流量控制系統(tǒng)的節(jié)能效果是十分顯著的,見下圖的比較曲線