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随着我国的高层建筑pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网、写字楼pg电子娱乐-官网、饭店、宾馆不断增加pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,中央空调的使用量也不断增加pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,许多大厦的送风机处于开环pg电子娱乐-官网、恒速、24h连续运转状态pg电子娱乐-官网,送风量的大小仅通过挡风板进行调节pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,而送风驱动电机的总功率通常在上百到几百千瓦pg电子娱乐-官网,使得中央空调送风系统的用电量较大pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,大厦的经营者每年要花费巨额的空调电费pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网。如能在现有的基础上对送风系统进行节能改造pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,使系统能根据需要进行送风,将能提高送风效率pg电子娱乐-官网、节约能源、减少浪费pg电子娱乐-官网。

1、空调送风系统节能潜力分析

以某大型酒店为例,酒店客房的入住率、四季的变化及每日不同的时间段pg电子娱乐-官网,对空调系统的送风要求也不同pg电子娱乐-官网,因此存在节能改造的可能性和可行性pg电子娱乐-官网,可从以下几个问题分析入手pg电子娱乐-官网。

1.1pg电子娱乐-官网、中央空调系统的工作原理

图1所示的是某酒店中央空调的示意图:空气从回风口和新风口进入空调系统入口pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,入口处设调风门以控制进风量的大小,过滤后的空气继续往前pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,到空气混合室,通过送风机后pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,被送去加湿pg电子娱乐-官网,加湿后的空气送去冷却或加温(随季节而定)pg电子娱乐-官网,经挡水板pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,然后pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,进入空气分配室pg电子娱乐-官网,再到送风管pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,最后进入空调室pg电子娱乐-官网。

图 1 集中式中央空调系统示意



送风一般由若干台送风机同时完成pg电子娱乐-官网,所需送风功率视需要而定pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,应该是可调的pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网。接受部分回风可节省热能,新风口能增加新鲜空气pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网。

1.2、风机的转速送风量和能耗之间的关系

风机轴的输入功率P与风量的输出Q和扬程H之间有下列关系[2]pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网;

P = kQH(1)

式中 k 为常数,式(1)说明pg电子娱乐-官网,电机的输出功率和它驱动的风机的风量 Q、扬程 H 成正比pg电子娱乐-官网,当风机转速n 变化时pg电子娱乐-官网,风机输出的风量 Q将发生变化,它们之间有下列关系:

Q2/Q1=n2/n1       (2)

风机转速和出风量成正比。风机的输出功率 P 和转速n 有以下关系:

P2/ P1=(n2/n1)3    (3)

从式(1)、(2)pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网、(3)可见减少送风量可通过降低风机的转速实现pg电子娱乐-官网。降低风机的转速将大大地降低能耗,节能效果明显pg电子娱乐-官网。

2pg电子娱乐-官网、节能送风控制系统

中央空调节能改造系统要考虑风机的运行控制方式,即应使每台风机的运行时间尽量均衡pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网。另外pg电子娱乐-官网,控制器应简单有效pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,设计时能考虑各种特殊情况pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,具有一定的抗干扰及应变能力。

2.1pg电子娱乐-官网、风机的控制方案

图 2 风机接入pg电子娱乐-官网、切除顺序示意

在要求减少送风量的时候,最有效的方法是改变风机的转速。风机的转速可通过改变电机的转速实现pg电子娱乐-官网,对于三相交流异步电动机使用变频器即可有效地改变电机的转速。对于用多台风机组成的送风系统,这里以 3台为例pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,拟采用如图 2 所示的方案,来实施送风量的调节pg电子娱乐-官网。3台电机的总功率应大于等于最大送风量所需的输入功率。3台电机中,只对第3台实施变频调速,第 1、2两台以工频方式运转pg电子娱乐-官网,这样既可以减少变频器的容量、成本pg电子娱乐-官网,又能很好地完成风量调节的目的pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网。送风系统工作过程如下:在最小负荷下pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,要保证有1台电机按工频方式运转,以保证最小的送风量。当要求送风量增加时pg电子娱乐-官网,可按以下方式改变运行状态pg电子娱乐-官网,1号机运行风量不足pg电子娱乐-官网,3号机投入按变频方式运行,逐步增加转速以达到送风量的要求pg电子娱乐-官网。若送风量仍然不足pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,2号机投入运行pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,3号机仍以变频方式运转pg电子娱乐-官网,改变3号机转速以达到需要的送风量pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网。在要求送风量减少的过程中,设3台风机同时运转pg电子娱乐-官网,先降低3号机的工作频率到最低值pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网。若送风量仍然过大pg电子娱乐-官网,可切除1pg电子娱乐-官网、2号机中先接入的1台pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,3号机以变频方式高速运转pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网;若送风量仍然过大,降低3号机的转速,直至切除3号机。

2.2pg电子娱乐-官网、闭环送风机变频系统的构成

要构成闭环系统pg电子娱乐-官网,需要在出风口安置风压传感器,以保证出风口有恒定的风压,当测得的风压上升时pg电子娱乐-官网,说明送风驱动量过大了pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,此时应降低送风驱动量pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网。当测得的风压降低时,说明此时送风驱动量不足需要加大送风驱动量pg电子娱乐-官网。检测到的风压信号和给定值进行比较以确定送风量的调节方向pg电子娱乐-官网。闭环送风机变频系统的框图如图3所示pg电子娱乐-官网?刂破鞒涑隽傻鞯哪D庑藕乓缘鹘诒淦灯鞯墓ぷ髌德手pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,还要输出开关量以确定1pg电子娱乐-官网、2、3号电机的接入与切除pg电子娱乐-官网。

图 3 送风机变频控制结构示意

2.3、控制器设计

控制器主要实现对送风量的控制pg电子娱乐-官网,使送风压力保持基本恒定pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网。这里用单片机及其外围电路构成pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,如图4所示pg电子娱乐-官网。用数码管显示送风压力pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,压力的给定可以用键盘输入也可以用电位器经A/ D转换后输入pg电子娱乐-官网g电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网?刂破髟诠δ苌蟨g电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,既能实现连续控制,也能实现分级不连续控制,具体通过程序编制实现pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网。

图 4 控制器及电机电路

3pg电子娱乐-官网、结论

中央空调的送风系统采用了变频加闭环控制后,运行稳定,节电效果明显pg电子娱乐-官网。虽然在原有的系统中增加了变频器pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,但由于只对单台风机采用变频控制pg电子娱乐-官网,要求的变频器容量一般仅在几十千瓦pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网;另外pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网,用单片机及其外围电路作为控制器;再是不需要对原系统作多少改变pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网。所以pg电子娱乐-官网,对整个空调系统的投入并不大pg电子娱乐-官网,系统改造后的经济效益明显pg电子娱乐-官网pg电子娱乐-官网。
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