【摘 要】本文通過(guò)對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的變頻節(jié)能改造的指標(biāo)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及實(shí)際運(yùn)行效果分析，旨在使變頻器在工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛推廣和應(yīng)用，以達(dá)到節(jié)能減排、降低能耗和生產(chǎn)成本的目的。具有一定的實(shí)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】中央空調(diào) 變頻節(jié)能 設(shè)計(jì)

一、概述

在中央空調(diào)系統(tǒng)中，各種類型和不同功能的風(fēng)機(jī)水泵的容量是根據(jù)建筑物最大設(shè)計(jì)冷熱負(fù)荷設(shè)計(jì)選定的，并留有一定的設(shè)計(jì)余量。由于四季的變化，陰晴雨雪及白天與黑夜時(shí)，外界溫度不同，使得中央空調(diào)的冷熱負(fù)荷在絕大部分時(shí)間時(shí)遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)荷低。也就是說(shuō)，中央空調(diào)實(shí)際大部分時(shí)間運(yùn)行在低負(fù)荷狀態(tài)下。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，67%的工程設(shè)計(jì)熱負(fù)荷值為94～165/m2，而實(shí)際上83%的工程熱負(fù)荷只有58～93W/m2，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間非常少。各種風(fēng)機(jī)水泵一年四季在工頻狀態(tài)下全速運(yùn)行，采用節(jié)流或回流擋板等方式來(lái)調(diào)節(jié)流量和風(fēng)量，產(chǎn)生大量的節(jié)流或回流損失，因此造成了能量的較大浪費(fèi)。隨著科技的發(fā)展，變頻器已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，其較高的性價(jià)比和成熟的技術(shù)，在中央空調(diào)的各種風(fēng)機(jī)水泵等電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中接入變頻系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量和壓力以及溫度等參數(shù)的變化以取代閥門控制流量，將取得顯著的節(jié)能效果。

二、現(xiàn)場(chǎng)工作概況

某生物藥品有限公司是一家新建生物藥品的生產(chǎn)廠家，新建的廠區(qū)已投入生產(chǎn)，為進(jìn)一步提高公司產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力、節(jié)能降耗、最大限度的降低生產(chǎn)和人員成本，準(zhǔn)備對(duì)公司生產(chǎn)運(yùn)行中的能源大戶進(jìn)行節(jié)能改造，提高工藝設(shè)備的自動(dòng)化程度，以滿足GMP生產(chǎn)車間工藝要求。目前，現(xiàn)場(chǎng)涉及到的中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備都是人為控制，設(shè)備的啟動(dòng)、停止、控制都是在人為干預(yù)的情況下進(jìn)行操作，各個(gè)風(fēng)機(jī)、水泵開(kāi)機(jī)運(yùn)行就在額定狀態(tài)下運(yùn)行，只是通過(guò)調(diào)整風(fēng)道和管道上的各種閥門開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，能耗非常大，造成生產(chǎn)成本增大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況分析，將以上設(shè)備進(jìn)行變頻自動(dòng)化改造將有效地節(jié)約能源、提高設(shè)備的運(yùn)行效率、并對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)進(jìn)行有效的保護(hù)，同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化程度也得到了進(jìn)一步提高。

我們根據(jù)目前設(shè)備運(yùn)行情況，初步準(zhǔn)備對(duì)動(dòng)力中心中央空調(diào)系統(tǒng)、采暖循環(huán)泵系統(tǒng)、凍干機(jī)系統(tǒng)、純水站循環(huán)泵、動(dòng)物房空調(diào)系統(tǒng)、豬瘟疫苗車間空調(diào)系統(tǒng)藍(lán)耳車間進(jìn)行節(jié)能改造，其他需要改造的部分可以根據(jù)用戶要求進(jìn)行增加。

三、變頻運(yùn)行節(jié)能原理

（一）變頻節(jié)能。由流體力學(xué)可知，P（功率）=Q（流量）×H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時(shí)軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：一臺(tái)水泵電機(jī)功率為55KW，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時(shí)，（運(yùn)行頻率為40HZ，額定頻率為50HZ）其耗電量為28.16KW，省電48.8%，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時(shí)，其耗電量為6.875KW，省電87.5%。

（二）功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能。無(wú)功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無(wú)功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重，由公式P=S×COSФ，Q=S×SINФ，其中S-視在功率，P-有功功率，Q-無(wú)功功率，COSФ-功率因數(shù)，COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵電機(jī)的功率因數(shù)在0.6～0.7之間，使用變頻調(diào)

綜上所述，對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)進(jìn)行變頻改造，是提高系統(tǒng)自動(dòng)化程度和節(jié)能的最好途徑。

四、實(shí)施方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況我們經(jīng)與甲方領(lǐng)導(dǎo)多次溝通并根據(jù)資金狀況和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況分析，決定采用單機(jī)變頻節(jié)能改造，此方案一次投入資金相對(duì)較少，同樣可以達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能的要求，但沒(méi)有完成整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化的集成，就系統(tǒng)節(jié)能測(cè)算，該方案的投資可在3年內(nèi)收回。

五、結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)已于2007年10月正式投入使用，從運(yùn)行效果看，完全能滿足設(shè)計(jì)需要，節(jié)能效果平均達(dá)到15%～20%；單從節(jié)能收益分析，三年內(nèi)即可收回全部投資，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度明顯提高，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，符合國(guó)家“十一五”規(guī)劃的節(jié)能減排、節(jié)能降耗的要求，有著廣泛的社會(huì)效益。目前中央空調(diào)系統(tǒng)大都采用水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，雖然達(dá)到利用地?zé)岷銣厮_(dá)到降耗目的，但由于自動(dòng)化系統(tǒng)大都采用電動(dòng)風(fēng)閥、電動(dòng)閥門來(lái)調(diào)節(jié)溫度、濕度以及新風(fēng)的補(bǔ)給量，風(fēng)機(jī)和水泵一直運(yùn)行在工頻狀態(tài)，因此水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)具有廣泛的節(jié)能改造空間，通過(guò)變頻改造，以達(dá)到系統(tǒng)全部節(jié)能變頻運(yùn)行的目的，最大限度使系統(tǒng)運(yùn)行在最佳節(jié)能狀態(tài)。

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