水泵变频技术在空调系统中的应用.pdf

第4卷第6期广州大学学报自然科学版
()Vol.4No.6
2005年12月JournalofGuangzhouUniversity(NaturalScienceEdition)Dec.2005

文章编号:167124229(2005)0620537205
水泵变频技术在空调系统中的应用

冀兆良1,白贵平2
(1.广州大学土木工程学院,广东广州510006;2.深圳中海建筑工程公司,广东深圳518005)

摘要:在对空调系统中冷冻水泵变水量调节分析的基础上,阐述了水泵变频技术的节能原理、控制方法及其
在中央空调系统中的应用,并对其节能效果进行了评价.
关键词:空调节能;变水量;变频技术
中图分类号:TB752+.22文献标识码:A

在空调系统能耗中,水泵的能耗占空调总能曲线H为水泵在恒速n1下的性能曲线H=f
[1]
耗的20%以上,因此,探讨研究空调系统中水泵(Qv),其与管路特性曲线h=f(Qv)交于A点,对

的节能是十分必要的.由于房间负荷不均匀的特应流量Qv1,此时水泵轴功率P与矩形Qv1AH1O
点,全年运行的空调系统满负荷运行的时间不到的面积成正比.若欲将流量减半,使用阀门控制
[2]
1/5,因此系统需要进行不断的调节,常用系统时,则新的管路特性曲线h′=f(Qv)与管路特性曲

的能量的调节方式是设置大量的阀门对系统中的线H=f(Qv)相交于B点,此时水泵轴功率P正

水量进行调节,其调节原理是加大系统的阻力,以比于矩形Qv2BH2O的面积.由图可见,两者面积
消耗水泵的富裕压头为代价;还有采用旁路调节相差不大.如果采用调速方法将水泵转速降为

的,即增加旁通或分流回路,使富裕的流量短路返n2,对应的水泵特性曲线H′=f(Qv)曲线与管路
回白白浪费循环水泵的功率如果采用变频技
,.特性曲线h=f(Qv)曲线相交于C点,此时与水泵
术使系统按照动态负荷变化规律进行变水量适
,轴功率P成正比的矩形的面积Qv2CH3O与Qv1
时调节便可以大大降低水泵的能耗
,.AH1O相比明显减少,这说明轴功率下降了很多,
节能效果十分明显.
1水泵变转速调节的节能原理

水泵在相似工况下,根据相似理论,有如下关
系式:

Q1n1
流量与转速关系:=(1)
Q2n2
2
P1n1
压力与转速关系:=(2)
P2n2
图1水泵变转速运行节能原理图
2
N1n1
功率与转速关系:=(3)Fig.1Principleofenergysavingforvariablefrequencypumps
N2n2
由上述关系可知:水泵功率与转速成3次方
比,而流量与转速成1次方比,如采用调速技术,2水泵变频调速系统的控制方法
当流量为原来的70%时,功率只是原来的34%,其
节能效果显著.变频调速器全称为变频变压调速器,它采用
图1为水泵变转速调节的节能原理图:图中大功率晶体管GTR作为功率元件,以单片机为核

收稿日期:2004-07-10
作者简介:冀兆良(1956-)男,副教授,主要从事空调与建筑节能技术研究.
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第6期冀兆良等:水泵变频技术在空调系统中的应用935

度不超过10%,冷水机组的性能系数随蒸发器冷意负荷率下总能耗的计算公式为

冻水量变化的关系曲线如图3所示.Qb′=Qmax(m2·X+m1+m3)(10)

式中:Qb为冷冻水泵采用变频技术后整个空调系

统在部分负荷状态下的能耗(kW);Qb′为冷冻水泵
不采取变频时整个空调系统在部分负荷状态下的

能耗(kW);Qmax为整个空调系统在满负荷状态下

的能耗(kW);m1为空调系统在满负荷运行时冷冻

水泵所占的能耗比例;m2为空调系统在满负荷运

行时冷水机组所占的能耗比例;m3为空调系统在
满负荷运行时(冷却水泵、风机、冷却塔等)所占的
图3冷水机组COP随冷冻水量的变化关系
能耗比例;X为空调系统负荷率;C为在不同冷冻
Fig.3COPofchilleroperationundervariablecoldwaterflow
水量下机组相对性能变化系数;η为水泵变频后
典型的全年运行空调负荷变化时间比例分布的相对综合效率.
见表1[1].设空调末端冷冻水换热温差为定值,即
其中:η=ηvfd·ηm·ηρ/ηmax.
冷冻水相对流量与空调负荷率相对应.通过计算
ηvfd、ηm、ηρ分别表示变频调速器的效率、电动
得到不同负荷率下空调机组的COP相对变化率C.
机效率、水泵效率;ηmax为冷冻水泵在满负荷时的

表1全年空调负荷变化运行时间分布表[3]综合效率(参见表2).
Table1Operatingtimescaleofairconditioningannual由关系(9)式和(10)式可推导得到在任意情