办公楼中央空调系统变频节能改造方案.pdf

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1、精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 摘要在我国经济快速发展的大背景下，能源（水、电、油）的消 耗在企业中所占的比重越来越高，也受到愈来愈大的重视。同时由于房地 产的快速发展需求，中央空调的市场需求呈现强劲的增长趋势。在市场容 量不断增大的吸引下，越来越多的厂家加入到商用中央空调的领域。变频 技术应用于中央空调系统，对提升中央空调自动化水平、降低能耗、减少 对电网的冲击、延长机械及管网的使用寿命，都具有重要的意义。 关键字中央空调系统；水泵；风机；变频器 Abstract Keywords 1 概述 中央空调系统在现

2、代企业及生活环境改善方面极为普遍，而且是某些生活 环境或生产工序中所必须配备的，即所谓人造环境，不仅是温度的要求，还有 湿度、洁净度等。之所以要求配置中央空调系统，目的在于提高产品质量，提 高人的舒适度，而且集中供冷供热效率高，便于管理，节省投资等。为此，几 乎所有企业、高层商厦、商务大楼、会场、剧场、办公室、图书馆、宾馆、商 场、超市、酒店、娱乐场、体育馆等中大型建筑上都采用中央空调，它是现代 大型建筑物不可缺少的配套设施之一，但由于它的电能消耗非常之大，是用电 大户，几乎占了用电量的50% 以上，因此其日常开支费用很大。 中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计的，而实际上在一年 中，

3、满负载下运行最多只有十多天，甚至十多个小时，绝大部分时间负载都在 70% 以下运行。通常，中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动 调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，几乎 长期在 100% 负载下运行， 造成了能量的极大浪费， 也恶化了中央空调的运行环 境和运行质量。随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC 、D/A 转换模块、 温度传感器、温度模块等部件的有机结合，可构成温差闭环自动控制系统，自 动调节水泵的输出流量。采用变频调速技术不仅能使商场室温维持在所期望的 状态，让人感到舒适满意，使整个系统工作状态平缓稳定，更重要的是其节能 效果高达 30%

4、以上，能带来很好的经济效益。 2 中央空调系统构成及工作原理 如图 1 所示，中央空调系统主要由以下几个部分组成。 2.1 冷冻机组 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 通往各个房间的循环水经由冷冻机组进行“内部热交换”作用，使冷冻水降温 为 57。并通过循环水系统向各个空调点提供外部热交换源。内部热交换产 生的热量，通过冷却水系统在冷却塔中向空气中排放。内部热交换系统是中央 空调的“制冷源”。 2.2 冷冻水塔 用于为冷冻机组提供“冷却水”。 2.3 “外部热交换”系统 此系统由两个循环水系统组成： 1）冷冻水循

5、环系统由冷冻泵及冷冻管道组成。 从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各个房间内进行热 交换，带走房间内的热量，使房间内的温度下降； 2）冷却水循环系统由冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交 换，使水温冷却的同时，必将释放大量的热量，该热量被冷却水吸收，促使冷 却水温度升高，冷却泵将升了温的冷却水压入水塔，使之在冷却塔中与大气进 行热交换，然后再将降了温的冷却水，送回到冷冻机组，如此不断循环，带走 冷冻机组所释放的热量。 2.4 冷却风机 1）室内风机安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的冷空气 吹入房间，加速房间内的热交换。 精品文档就在这里 -各类专业

6、好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 2）冷却塔风机用于降低冷却塔中的水温，加速将“回水”带回的热量散发到 大气中去。中央空调系统的四个部分都可以实施节电改造，但冷冻水机组和冷 却水机组改造后的节电效果最为理想。因此我们将重点阐述对冷冻机组和冷却 机组的变频调速技术改造，次要说明冷却风机的变频调速技术改造。 3 中央空调系统变频改造的具体方案 现将淅江省嘉兴市某集团公司办公楼的中央空调系统的变频节能改造方案做 一具体介绍。 3.1 中央空调原系统存在的问题 该集团中央空调系统改造前的主要设备和控制方式： 1）450 t 冷气主机 2 台，型号为

7、特灵二极式离心机，两台并联运行； 2）冷冻水泵 2 台，扬程 28 m，配用功率 45 kW； 3）冷却水泵有 2 台，扬程 35m ，配用功率 75 kW ，冷冻水泵与冷却水泵均采用 一用一备的方式运行； 4）冷却塔 2 台，风扇电机 11 kW ，并联运行，室内风机4 台，5.5 kW ，并联运 行。该集团是一家合资企业，为了给员工营造一个良好的工作环境，办公楼大 部分空间采用全封密的模式，因此公司大部分空间自然通风效果不好，所以对 夏季冷气质量的要求较高。 除了一些节假日外， 其它时间中央空调都是全开的。 由于中央空调系统设计时按天气最热、负荷最大时设计，且留有10%20%的设 计余量。

8、其中冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水 泵却不能随负载变化作出相应的调节。这样，冷冻水、冷却水系统几乎长期在 大流量、小温差的状态下运行，造成了能量的极大浪费。 原系统中冷冻、 冷却水泵采用的均是Y-起动方式， 电机的起动电流均为其额 定电流的 34 倍，在如此大的电流冲击下， 接触器的使用寿命大大下降； 同时， 启动时的机械冲击和停泵时的水锤现象，容易对机械部件、轴承、阀门和管道 等造成破坏，从而增加维修工作量、维修费用，设备也容易老化。 另外，由于冷冻泵轴输送的冷量不能跟随系统实际负荷的变化，其热力工况的 平衡只能由人工调整冷冻主机出水温度，结果只能是用大流量获得小温

9、差。这 样，不仅浪费能量，也恶化了系统的运行环境与运行质量。特别是在环境温度 偏低、某些末端设备温控稍有失灵或灵敏度不高时，将会导致大面积空调室温 偏冷，感觉不适，严重干扰中央空调系统的运行质量。 针对上述实际情况，对该集团的中央空调系统实施了利用变频器、人机界面、 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - PLC 、数模转换模块、温度模块、温度传感器等构成的温差闭环自动调速系统 的方案。主要对冷冻、冷却水泵进行了变频调速技术改造，达到节约电能、稳 定系统、延长设备寿命，提高环境舒适度的目的。 3.2 中央空调系统节能改

10、造的具体方案 对该中央空调节能系统进行变频节能改造的具体装机清单如表1 所列。 3.2.1 变频节电原理 由流体传输设备（水泵、风机）的工作原理可知：水泵、风机的流量（风量） 与其转速成正比； 水泵、风机的压力（扬程） 与其转速的平方成正比；而水泵、 风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次 方成正比（即与电源频率的三次方成正比）。变频器节能的效果是十分显著的， 这种节能回报是看得见的。特别是调节范围大、启动电流大的系统及设备，通 过图 2 可以直观地看出在流量变化时只要对转速（频率）稍作改变就会使水泵 轴功率有更大程度上的改变，此特点使得使用变频器进行调速成为一种

11、趋势， 而且不断深入并应用于各行各业的调速领域。 根据上述原理可知：改变水泵、风机的转速就可改变水泵、风机的输出功率。 图中阴影部分为同一台水泵的工频运行状态与变频运行状态在随着流量变化 所消耗的功率差。 3.2.2 系统电路设计和控制方式 根据中央空调系统冷却水系统的一般装机形式，建议在冷却水系统和冷冻水系 统各装两套传动之星SD-YP 系列一体化变频调速控制柜， 其中冷却变频调速控 制柜供两台冷却水泵切换（循环）使用，冷冻变频调速控制柜供两台冷冻水泵 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 切换（循环）使用。变频节

12、能调速系统是在保留原工频系统的基础上改装的， 变频节能系统的联动控制功能与原工频系统的联动控制功能相同，变频节能系 统与原工频系统之间设置了联锁保护，以确保系统工作安全。利用变频器、人 机界面、 PLC 、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构 成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，为达到节能的目的提供 了可靠的技术条件。如图3 所示，给出了主电路具体的改造方案。 3.2.3 系统主电路的控制设计 根据具体情况，同时考虑到成本控制，尽可能地利用原有的电器设备。冷冻水 泵及冷却水泵均采用一用一备的运行方式，因备用泵转换时间与空调主机转换 时间一致，切换频率不高，所以冷冻

13、水泵和冷却水泵电机的主备切换控制利用 原有电器设备，通过接触器、启停按钮、转换开关进行电气和机械互锁。确保 每台水泵只能由一台变频器拖动，避免两台变频器同时拖动同一台水泵造成交 流短路事故；并且每台变频器任何时间只能拖动一台水泵，以免一台变频器同 时拖动两台水泵而过载。 3.2.4 系统功能控制方式 上位机监控系统主要通过人机界面完成对工艺参数的检测，各机组的协调控制 以及数据的处理、分析等任务；下位机PLC主要完成数据采集，现场设备的控 制及联锁等功能。具体工作过程中，开机时，开启冷水及冷却水泵，由PLC控 制冷水及冷却水泵的启停，由控制冷水及冷却水泵的接触器向制冷机发出联锁 信号，开启制冷

14、机，由变频器、温度传感器、温度模块组成的温差闭环控制电 路对水泵进行调速以控制工作流量，同时PLC控制冷却塔根据温度传感 器信号自动选择开启台数；当过滤网前后压差超出设定值时，PLC发出过滤堵 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 塞报警信号；送风机转速的快慢是由回风温度与系统设定值相比较后，用PID 方式控制变频器，从而调节风机的转速，达到调节回风温度的目的。停机时， 关闭制冷机，冷水及冷却水泵以及冷却塔延时15 min 后自动关闭。保护时， 由压力传感器控制冷水及冷却水的缺水保护，压力偏低时自动开启补水泵补 水。

15、 3.3 系统节能改造原理 变频节能系统示意图如图4 所示。 1）对冷冻泵进行变频改造PLC控制器通过温度模块及温度传感器将冷冻机的 回水温度和出水温度读入控制器内存，并计算出温差值；然后根据冷冻机的回 水与出水的温差值来控制变频器的转速，调节出水的流量， 控制热交换的速度。 温差大，说明室内温度高系统负荷大，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循 环速度，加大流量，加快热交换的速度；反之温差小，则说明室内温度低，系 统负荷小，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度，减小流量，降低热 交换的速度以节约电能。 2）对冷却泵进行变频改造由于冷冻机组运行时，其冷凝器的热交换量是由冷 却水带到冷却塔散热

16、降温，再由冷却泵送到冷凝器进行不断循环的。冷却水进 水出水温差大，说明冷冻机负荷大，需冷却水带走的热量大，应提高冷却泵的 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 转速，加大冷却水的循环量；温差小，则说明，冷冻机负荷小，需带走的热量 小，可降低冷却泵的转速，减小冷却水的循环量，以节约电能。 3）冷却塔风机变频控制通过检测冷却塔水的温度对冷却塔风机进行变频调速 闭环控制，使冷却塔水温恒定在设定温度，可以有效地节省风机的电能额外损 耗，能达到最佳节电效果。 4）室内风机组变频控制通过检测冷房温度对变风机组的风机进行变频调速闭

17、 环控制，实现冷房温度恒定在设定温度。室内风机组变频控制后可达到理想的 节电效果，并且使空调效果更佳。 3.4 系统流量、压力保障 本方案的调节方式采用闭环自动调节控制，冷却水泵系统和冷冻水泵系统的调 节方式基本相同，用温度传感器对冷却（冷冻）水在主机上的出口水温进行采 样，转换成电量信号后送至温控器将该信号与设定值进行比较运算后输出一模 拟信号（一般为 420 mA 、010 V等）给 PLC ，由 PLC 、D/A 转换模块、温度传 感器、温度模块进行温差闭环控制，手动/ 自动切换和手动频率上升、下降由 PLC控制， 最后把数据传送到上位机人机界面实行监视控制。变频器根据 PLC 发 出的

18、模拟信号决定其输出频率，以达到改变水泵转速并调节流量的目的。 冷却（冷冻）水系统的变频节能系统在实际使用中要考虑水泵的转速与扬程的 平方成正比的关系，以及水泵的转速与管损平方成正比的关系。在水泵的扬程 随转速的降低而降低的同时管道损失也在降低，因此，系统对水泵扬程的实际 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 需求一样要降低；而通过设定变频器下限频率的方法又可保证系统对水泵扬程 的最低需求。供水压力的稳定和调节量可以通过PID 参数的调整。当供水需求 量减少时，管道压力逐渐升高，内部PID调节器输出频率降低，当变频器输

19、出 频率低至 0 Hz 时，而管道在一设定时间内还高于设定压力，变频器切断当前 变频控制泵，转而控制下一个原工频控制泵，变频器在水泵控制转换过程中， 逐渐轮换使用水泵，使每个水泵的利用率均等，增加系统、管道压力的稳定性 和可靠性。 4 中央空调系统进行变频改造的优点 变频节能改造后除了可以节省大量的电能外还具有以下优点： 1）电机起动是软起动，电流从0 A 到额定电流变化，减小了大电流对电机的 冲击； 2）电机软起动转速从0 开始缓慢升速， 可以有效减少水泵或风机的机械磨损； 3）变频器是高性能的电力电子设备，具有较强的电机保护功能，能延长系统 各部件的使用寿命； 4）使室温维持恒定，让人感到

20、舒适； 5）经过改造后，可以使系统具有较高的可靠性，减少了环境噪音，减少了维 修维护工作量。 5 传动之星 SD-YP系列一体化变频器的优点 1）采用独特的空间矢量（ SVPWM）调制方式； 2）操作简单，具有键盘锁定功能，防止误操作； 3）内置 PID 功能，可接受多种给定、反馈信号； 4）具有节电、市电和停止三位锁定开关，便于转换及管理； 5）保护功能完善，可远程控制； 6）超静音优化设计，降低电机噪声； 7）安装比较方便，不用改变原有的配电设施及环境； 8）稳定整个系统的正常运行，抗干扰能力强； 9）具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能及声光报警功能。 6 结语 在科技日新

21、月异的今天，积极推广变频调速节能技术的应用，使其转化为社会 生产力，是我们工程技术人员应尽的社会责任。对落后的设备生产工艺进行技 术革新，不仅可以提高生产质量、生产效率，创造可观的经济效益，对节能、 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 环保等社会效益同样有着重要的意义。随着变频器应用普及时代的来临，不仅 扩大了变频器的应用市场，而且为中央空调应用也提出了新的课题。预计在不 久的将来，由于变频调速技术的介入，中央空调系统将真正地进入经济 运行时代，希望上述工作对于同仁们在传统的电气传动设备技术改造和推进高 新技术产品

22、的普及应用工作中能有所启示和借鉴。 作者简介 ： 刘佳畅，男，工程师，主要从事变频技术与自动化系统 技术与应用的开发工作。 2010 年读书节活动方案 一、活动目的： 书是人类的朋友，书是人类进步的阶梯！为了拓宽学生的知识面，通过开展“和书交朋友，遨游知识大海洋”系列读书活动，激发学生读书的兴趣，让每一个学生都想读书、爱读书、会 读书，从小养成热爱书籍，博览群书的好习惯，并在读书实践活动中陶冶情操，获取真知，树立理想！ 二、活动目标： 1、通过活动，建立起以学校班级、个人为主的班级图书角和个人小书库。 2、通过活动，在校园内形成热爱读书的良好风气。 3、通过活动，使学生养成博览群书的好习惯。

23、4、通过活动，促进学生知识更新、思维活跃、综合实践能力的提高。 三、活动实施的计划 1、做好读书登记簿 （1） 每个学生结合个人实际，准备一本读书登记簿，具体格式可让学生根据自己喜好来设计、装饰，使其生动活泼、各具特色，其中要有读书的内容、容量、实现时间、好词佳句集锦、 心得体会等栏目，高年级可适当作读书笔记。 （2） 每个班级结合学生的计划和班级实际情况，也制定出相应的班级读书目标和读书成长规划书，其中要有措施、有保障、有效果、有考评，简洁明了，易于操作。 （3）中队会组织一次“读书交流会”展示同学们的读书登记簿并做出相应评价。 2、举办读书展览： 各班级定期举办“读书博览会”，以“名人名言” 、格言、谚语、经典名句、“书海拾贝” 、 “我最喜欢的”、 “好书推荐”等形式，向同学们介绍看过的新书、好书、及书中的部分内容 交流自己在读书活动中的心得体会, 在班级中形成良好的读书氛围。 3、出读书小报：