CC-Link現場總線技術對建筑空調控制系統節能改造
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四、改造內容
4.1冷熱源部分
建筑空調系統是現代大型建筑物和不可缺少的配套設施之一,電能的消耗非常大,約占建筑物總電能消耗的50%。由于中央空調系統都是按最大負載并增加一定余量設計,而實際上在一年中,滿負載下運行天數恨少,有的只有十多天,大部分時間都在70%負載以下運行。通常中央空調系統中冷凍主機的負荷能隨季節氣溫變化自動調節負載,而與冷凍主機相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動調節負載,造成電能的大量浪費。如果采用根據空調負荷自動調節水泵轉速的方式來調節流量,就可以從根本上節約電能,同時也可保證空調的使用效果。
該醫院門診大樓中央空調系統冷熱源部分改造前的主要設備和控制方式:主機800冷噸冷氣主機2臺,空調循環泵3臺,配用功率75KW;冷卻水泵3臺,配用功率75KW。熱水泵30KW3臺,配用功率30KW。空調末端為空調箱、新風機和風機盤管,為變流量系統,供回站設旁通調節閥平衡水流量。冬季通過閥門切換,空調循環泵水流通過板式蒸汽/水熱交換器為大樓末端提供熱水。原系統空調循環泵定頻運行或手動調節變頻器,節能效果并不理想。
水泵是一種平方轉矩負載,其轉速 n 與流量 Q, 揚程 H 及泵的軸功率 N 的關系如下式所示:
Q1=Q2(n1/n2) H1=H2(n12/n22) N1=N2(n13/n23) (1-1)
上式表明,泵的流量與其轉速成正比,泵的揚程與其轉速的平方成正比, 泵的軸功率與其轉速的立方成正比。當電動機驅動泵時,電動機的軸功率P(kw) 可按下式計算:
P=ρQH/ηcηF×10-2 (1-2)
式中: P:電動機的軸功率(KW) Q:流量(m3/s) ρ:液體的密度(Kg/m-2)
ηc:傳動裝置效率 ηF:泵的效率 H:全揚程(m)
調節流量的方法如圖二所示,曲線1是閥門全部打開時,供水系統的阻力特性;曲線2是額定轉速時,泵的揚程特性。這時供水系統的工作點為A點:流量QA,揚程HA;由(1-2)式可知電動機軸功率與面積OQAAHA成正比。今欲將流量從QA調節到QB只需將水泵電機轉速由N2調節到N4,電動機軸功率由面積OQAAHA降為面積OQBCHC,節能效果明顯。
經實地勘察,本著節省投資,并使改造后的能與原有的系統隨時方便切換,采用基于三菱FX3U系列PLC控制器、變頻器和外圍傳感器等組成的智能控制系統,自動控制的空調循環、冷卻水泵的變頻運行,主要功能有:
(1)按空調負荷變化來對空調泵進行變頻控制,設定的溫差、壓差(流量)值可人工設定或按不同時段自動調整,以滿足不同時間段大樓對空調的需求。在夏季制冷工況下,系統還需自動保證離心制冷機的允許最低流量,確保系統安全運行。
(2)夏季制冷工況時根據空調負荷自動地在機組允許的冷卻水量范圍內調節冷卻水泵的流量,達到冷卻水泵節能目的。
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