采用变风量空一调系统是建筑节能的重大措施。传统空一调系统都采用定风量系统形式,即风量、风温、湿度在运行时是固定不变的,这容易导致同一系统中不同房间之间出现温度不均,而且在低负荷工况下风机消耗功率同满负荷工况几乎一样。而变风量系统则是通过改变送人各房间的风量来满足房间负荷的变化,因此系统总风量随之变化。理论上,在调速工况下,风机功率与风量的三次方成正比。比如,调风量到设计值的1/2时,风机的功率损耗会降到额定值的1/8。由于空调系统大部分时间处于部分负荷工况,即非满负荷工况,所以风机运行的多数时间实际风量将低于设计风量,所以变风量系统中风机能耗将大大低于定风量系统。此外,与目前常用的定风量系统和风机盘管加新风系统比较起来,变风量系统还具有以下优点: ①避免风机盘管凝水污染吊顶。 ②无霉菌滋生问题,室内空气质量好。 ③更灵活,更易于改建或扩建。 ④能比较好地同时满足不同房间的温度要求。 可以说,变风量系统实现了空调系统集中化和个性化的统一,体现了空调技术追求节能和舒适的主流方向。 变风量系统运行工况的变化是依靠自动控制系统实现的,所以变风量系统和自动控制是密不可分的。下图-1是一个比较典型的变风量系统,该系统为压力无关型,控制系统为常见的四环节控制,即末端风量控制、送风机转速控制、回风机控制、新风控制。
图-1:变风量空调系统示意图
VSD-调速装置;C-控制器;DM-电动风阀;P-压力传感器;T-温度传感器
(1)末端风量控制根据房间实测温度与设定温度的偏差来调节变风量末端风阀,以改变送人房间的风量,从而实现对各房间负荷变化的适应,这是保证房间温度的最主要的控制环节。 (2)送、回风机转速控制 这是变风量系统稳定运行的关键环节,也是系统节能的主要体现。上图中送风机采用的是定静压控制方法,这种方法的基本原理是通过压力变化来感知风量的变化,同时保证末端装置工作所需要的压力。具体方法是:首先在送风道上某一点安装静压传感器,然后测量系统调试到所有末端都达到设计风量且风阀开到最大时的控制点静压,取该值为静压设定值。当处于部分负荷运行时,变风量末端根据室内温度自动关小风阀;关阀的结果必然引起系统静压升高,并超过静压设定值;为保证控制点静压不变,变频调速装置驱动的送风机转速必须降低,从而使控制点静压再次回到原设定值,这就是所谓的定静压控制。由于这种方法比较简单,所以是目前最常用的风机转速控制方法。 该方法的主要问题在于如何十分讲究地选取控制点位置,考虑到风道系统的阻力特性,末端风阀的调节引起的阻力变化在主风道前和主风道后体现出来的静压变化大小是不同的。如图-2所示的一组测试结果,静压控制点离风机出口端越近,静压变化值越小,节能的效果就越差。而静压测点位于风机出口与最远端之间约2/3处时,风机扬程的变化较大,但风机在低速时会偏离高效率区。图中还给出了一种较为理想的变静压控制方式。在这种模式下,静压设定值不是固定不变的,而是随末端装置风阀的开度而变化。改变设定值的依据是始终保证系统中有一个末端风阀的开度接近全开。这样一来系统在同样的流量下需要风机提供的压头将减到最低。 图-2不同控制方式下的系统工作点曲线 (3)新风控制 这个控制环节的目的是在冬、夏季保证最小新风量,在过渡季实现新风量的灵活调节,尽可能利用新风作为免费的冷、热源,进一步降低空调系统能耗。 为在实际工程中考察变风量系统的节能效果,某电视台在一个变风量系统(KJ3一2)上进行了典型月(7月)运行数据采集。该系统所带空调面积约1000m,共有变风量末端装置13个,送风机控制使用的是定静压控制方法。系统总设计风量26000n1m /h。主要设备情况见表-1。 所使用的控制系统是美国的Teletrol System Inc.的产品。在控制中心可以允许用户观测远程控制器的输人点、输出点的状态;并可实时修改这些点的值及设定值;还可完成远程控制器的控制程序编写、调试及下载,以及历史数据采集、处理、报表等。 表-1 KJ3一2变风量空调系统主要设备一览表 表-2 KJ3一2系统全年运行能耗比较
注:表中运行费用按北京地区日平均电价0.6元/KW· h估算。
KJ3一2系统年运行能耗费用比定风量系统低21888元。如果以一座10000时的建筑估算,仅风机能耗每年就能减少20万元以上。这还是采用定静压控制方法时的结果,如果改为变静压控制或总风量控制,则系统能耗的降低更为明显。综上所述,与常规空调系统相比变风量空调系统是比较节能的。其节能的核心是送风机和回风机的交流变频调速技术和相应的调速装置(VSD )。变风量系统最大的特点是空调系统与自动控制的紧密结合,其运行节电效果取决于空调系统的设计,控制系统的硬件、软件(控制算法)以及配电系统设计。但是,目前国内外对空调系统和电气系统采取分别由两家承包商实施的方式割裂了工程内在的联系,造成承包单位之间的扯皮,给业主带来损失。不过,这方面的问题正在被广大用户和工程公司所认识。机电总包的模式正在逐渐为业主所接受。 以上通风高效节能的实例,从基本原理和实用效果来看,既可以推广到冶金、矿山、纺织、机械、电子、建材、有色等许多应用领域,也可以逐步推广到家庭空调。变频空调正在走上市场,其节能效果是肯定的,但其推广受到小功率电机变频调速装置相对较贵的经济性的制约。所以更经济的变速空调技术需要在市场上经受检验。 (文章来源:网络)(内容仅用于分享和学习,若涉及侵权请10日内告知本网删除)
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