变频控制技术在中央空调系统中的应用

洪善祥

应宁波某家三星级宾馆的邀请 , 我们对该宾馆的用能状况进行了全面分析测试。测试情况如下 : 水、电、汽、煤等能耗总费用约占宾馆全年营业总收入的 10 % , 在宾馆的成本开支中列第 2 位 ( 人员工资居第 1 位 ) 。其中电能约占总能耗的 66 % , 其次是煤和油 , 约占 34 % 。在总用电量中 ,空调系统耗电量占 45 % , 其中 , 空调系统冷却水与冷 ( 热 ) 媒水循环泵的耗电量约占 30 % 。通过测试发现 , 耗电量占 30 % 的冷却水与冷媒水循环泵存在较大的节能潜力。这是因为 , 泵的配置容量是按夏季最大流量来确定的 , 但在实际使用中 , 由于天气情况、客人数量、活动内容的变化所需负荷是不断变化的 , 负荷一般不会达到最大值 ; 再则 , 空调系统的冷 ( 热 ) 媒水循环泵冬夏合用 , 而且为简化设计与方便安装 , 循环泵采用同一规格型号。但是在实际运行中 , 夏季与冬季的工况是不同的 , 在空调水循环中使用同一型号规格的水泵显然是不经济的。冷媒水泵型号为 Y225 + n - 4 , 压力 5kg , 流量 200m 3 P h 配用功率 45kW 采用变频控制装置 , 节能 30 % ~ 50 %; 另一个效果是 , 客房温度不会因负荷变化而大幅度变化 , 比较稳定。


控制模式的选择

变频控制装置的控制有两种方式 : 一种是无反馈控制 , 一种是有反馈控制。无反馈控制安装简单 , 但由于没有考虑设备在实际运行中 , 负荷是随天气情况、客人数量、活动内容等变动因素的变化而变化的 , 因而控制较单一 , 没有实现动态控制 , 须辅以人工调节 , 节能及客房温度控制效果较

差 ; 而采用反馈模式 , 实现的闭环跟踪控制 , 可较好解决以上问题。反馈控制也有 3 种模式 , 下面就 3 种控制模式进行比较。

•  压力反馈控制模式 ( 见图 1)

以压力作为反馈控制信号 , 一般以压力最低点处安装信号反馈装置。缺点是无法反映温度变化情况。

•  流量反馈控制模式 ( 见图 2)

  该模式同样不能反映温度变化情况。

•  温度反馈控制模式 ( 见图 3)

以回水温度作为温度传感器信号 , 设置 PID 控制 , 能较好反映整个空调系统温度情况 , 随天气情

况、客人数量、活动内容的变化而自动调节 , 实现了闭环跟踪控制。通过以上比较 , 应采用温度反馈控制模式。

测试数据及分析

1999 年初 , 该宾馆中央空调冷媒水泵安装了温度反馈变频控制装置 , 安装变频控制装置前后

的测试数据见表 1 。

1  测试数据汇总

  从表 1 可以看出 :

(1) 循环泵安装变频控制装置后 , 功率因数明显提高 , 从 0. 92 提高到 0. 99 。节电效果明显 , 按月统计数据节电率达 54. 72 % 。

(2) 循环泵电机运行频率在 30 ~ 42Hz 之间 , 客房温度较稳定。这说明整个空调系统的负荷随天气情况、客人数量、活动内容的变化在不断变化 , 而变频控制装置通过 PID 控制跟随着这种变化 , 使客房温度基本保持稳定。

其 它

(1) 空调系统在夏季和冬季分别用于供冷和供热 , 变频控制装置控制参数在夏季和冬季要调整。

(2) 由于采用了变频技术 , 电机实现软启动 , 起动冲击电流减小 ; 电机轴承润滑有所改善 , 磨损减少 ; 电机温升降低 ; 电机噪声降低。

(3) 冷却水泵也可采用变频控制装置控制 , 使用 PLC 技术 , 使整个中央空调系统实现智能化控制。