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電信機(jī)房空調(diào)變頻節(jié)能改造方案

一、概述

電信機(jī)房是電信運(yùn)營(yíng)的樞紐，作為保證電信機(jī)房設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的機(jī)房空調(diào)極為重要。電信機(jī)房空調(diào)在配置時(shí)均按機(jī)房最大熱負(fù)載選定的，且留有余量。由于季節(jié)、晝夜的變化，實(shí)際空調(diào)熱負(fù)載在絕大部分時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)載低，由于機(jī)房空調(diào)原有的溫度調(diào)節(jié)方式是一種能耗調(diào)節(jié)方式，存在較大的能量浪費(fèi)。機(jī)房空調(diào)開機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，只要機(jī)房設(shè)備在運(yùn)行，機(jī)房空調(diào)都必須開機(jī)，全年節(jié)能總量相當(dāng)可觀。

在國(guó)家節(jié)約電能政策的大環(huán)境下，加上電信行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，對(duì)運(yùn)行成本的控制呼聲越來越高，對(duì)機(jī)房空調(diào)進(jìn)行節(jié)能改造，節(jié)約運(yùn)行成本勢(shì)在必行，而變頻節(jié)能目前是最適合空調(diào)的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，因此推廣機(jī)房空調(diào)變頻節(jié)能改造對(duì)電信機(jī)房的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行意義重大。

二、電信機(jī)房空調(diào)改造系統(tǒng)要求

1 輸入電壓：380V（-15%~+15%）；

2 環(huán)境溫度： 0℃~35℃ ；

3 環(huán)境濕度： 35%~70%；LWL

4 防塵要求：無特殊防塵要求；

5 防雷要求：無防雷要求（電信大樓統(tǒng)一考慮）；

6 電磁環(huán)境：與電信機(jī)房運(yùn)營(yíng)環(huán)境（包括電磁環(huán)境在內(nèi)）很好的兼容。要求通過郵電部門的相關(guān)測(cè)試；

7 高可靠性，故障率低，故障時(shí)可隨時(shí)切換至備用系統(tǒng)；

8 較好的節(jié)能效果，經(jīng)濟(jì)性好。

三、阿爾法電信機(jī)房空調(diào)專用變頻器特點(diǎn)

阿爾法公司是一家專業(yè)研發(fā)制造變頻器產(chǎn)品的公司，產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)，該公司以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品及完善的服務(wù)滿足客戶的需求。阿爾法電信機(jī)房空調(diào)專用變頻器為該公司在原通用產(chǎn)品的基礎(chǔ)上歷時(shí)兩年研發(fā)出來的專用產(chǎn)品，完全擁有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。經(jīng)過汕頭電信局、湖北荊州電信局試用證明效果良好，已通過廣東省電信總局專家組論證通過，現(xiàn)已向全國(guó)推廣。

1 產(chǎn)品特點(diǎn)說明

a 采用32bit高速高精度電機(jī)控制專用CPU

b 自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，內(nèi)置多項(xiàng)專有技術(shù)

c 完善的故障保護(hù)及管理功能

d 在線監(jiān)視及在線參數(shù)修改，調(diào)試使用方便

e 內(nèi)置PI調(diào)節(jié)器可用于溫度的控制。

f 通過EMC測(cè)試，運(yùn)行更穩(wěn)定、更可靠

g 內(nèi)置工/變頻切換電路

h 嚴(yán)格的品質(zhì)管理體系造就一流的品質(zhì)

i 內(nèi)置磁環(huán)在主電路上構(gòu)成的共模電感對(duì)共模干擾有較好的抑制作用外，可以很好的抑制變頻器對(duì)外的射頻干擾。

j 變頻器針對(duì)電信行業(yè)的特殊要求設(shè)計(jì)，輸入交流電抗器和輸出變頻專用濾波器的使用使變頻器對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和輸出的諧波含量都有很大的降低。

2 變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下所示

三、節(jié)能原理

1 電信機(jī)房空調(diào)的配置往往大于實(shí)際所需制冷量（考慮機(jī)房的擴(kuò)容需要及可靠性要求，在設(shè)計(jì)時(shí)有較大的設(shè)計(jì)余量），而由于環(huán)境溫度、機(jī)房設(shè)備的投入量等因數(shù)的變化必然使所需的制冷量在較大的范圍內(nèi)變化。圖1示出一般空調(diào)熱負(fù)載率變化的情況：

圖1    熱負(fù)載變化率曲線圖

2 電信機(jī)房空調(diào)每臺(tái)一般由兩臺(tái)壓縮機(jī)組成，根據(jù)各機(jī)房情況配有二至五臺(tái)不等的電信機(jī)房專用空調(diào)，空調(diào)運(yùn)行時(shí)原系統(tǒng)的調(diào)節(jié)模式為以電子膨脹閥節(jié)流制冷劑以及壓縮機(jī)起停作溫度調(diào)節(jié)。由于節(jié)流調(diào)節(jié)是一種能耗調(diào)節(jié)，壓縮機(jī)起停本身耗能，此種能耗調(diào)節(jié)模式對(duì)空調(diào)壓縮機(jī)的節(jié)能運(yùn)行非常有限；

3 另外，節(jié)流調(diào)節(jié)有一定的范圍，壓縮機(jī)在一小時(shí)內(nèi)的起動(dòng)停止的次數(shù)又是有限的，因此原溫度調(diào)節(jié)方式對(duì)溫度的控制很不準(zhǔn)確，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢，會(huì)出現(xiàn)過調(diào)再回調(diào)的情況，機(jī)房?jī)?nèi)實(shí)際溫度呈波浪形變化，為了滿足機(jī)房運(yùn)行溫度要求，空調(diào)系統(tǒng)的溫度設(shè)定需按照最低限來設(shè)定。

由上可知：

機(jī)房空調(diào)原系統(tǒng)對(duì)溫度的調(diào)節(jié)不僅有一定的弊端，還存在較大的能量浪費(fèi)。

4 變頻改造的必要性

a 變頻節(jié)能改造后，將原系統(tǒng)設(shè)定溫度調(diào)至高于機(jī)房允許的上限溫度，原空調(diào)系統(tǒng)幾乎不節(jié)流與啟停壓縮機(jī)，溫度調(diào)節(jié)靠變頻控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)。由溫度傳感器不但采樣機(jī)房?jī)?nèi)實(shí)際溫度，根據(jù)設(shè)定溫度與傳感器反饋進(jìn)行PID閉環(huán)控制，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)空調(diào)的制冷量，使壓縮機(jī)的制冷量與熱負(fù)荷變化達(dá)到最佳匹配，壓縮機(jī)很少有啟停，可以對(duì)溫度實(shí)現(xiàn)較為準(zhǔn)確的控制。

b 變頻器控制系統(tǒng)在調(diào)節(jié)空調(diào)制冷量的同時(shí)可以很方便的控制空調(diào)的輸入功率；另外變頻控制系統(tǒng)可以對(duì)空調(diào)的制冷量進(jìn)行無級(jí)平滑的調(diào)節(jié)，從而對(duì)溫度的控制能力大大增強(qiáng)，可以對(duì)溫度實(shí)現(xiàn)較為準(zhǔn)確的控制，系統(tǒng)設(shè)定的溫度可以接近上限，空調(diào)運(yùn)行能耗降至最低。

四、系統(tǒng)構(gòu)成框圖及控制原理：

1 系統(tǒng)的框圖如圖所示：

a 系統(tǒng)采用ALPHA電信機(jī)房空調(diào)專用變頻器作為核心控制單元，內(nèi)部精確的軟件算法保證可靠和出色的性能。

b 變頻器的起動(dòng)和停止信號(hào)由控制控制系統(tǒng)的PLC來給定，變頻器的輸出直接控制空調(diào)壓縮機(jī)。

  c 變頻器通過安裝在空調(diào)系統(tǒng)回風(fēng)口的溫度傳感器的輸出信號(hào)作為溫度反饋；實(shí)時(shí)監(jiān)控室內(nèi)溫度的變化調(diào)節(jié)運(yùn)行頻率，以達(dá)到溫度恒定和節(jié)能的目的。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明：

l        針對(duì)目前電信空調(diào)使用變頻器主要在改造項(xiàng)目上，所以系統(tǒng)的構(gòu)成按照如下原則：在保證系統(tǒng)性能上的基礎(chǔ)上，盡可能的保留原來系統(tǒng)的設(shè)備。

l        系統(tǒng)有工頻、變頻切換功能。保證當(dāng)變頻器故障時(shí)，系統(tǒng)能方便的切換到工頻供電狀態(tài)。

2 控制原理

a 當(dāng)回風(fēng)口溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，經(jīng)變頻器內(nèi)置PI運(yùn)算后，控制變頻器輸出頻率升高，從而控制空調(diào)壓縮機(jī)的運(yùn)行速度加快，增加壓縮機(jī)單位時(shí)間的制冷量，機(jī)房?jī)?nèi)溫度降低；

b 當(dāng)回風(fēng)口溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，經(jīng)變頻器內(nèi)置PI運(yùn)算后，控制變頻器輸出頻率降低，從而控制機(jī)房空調(diào)壓縮機(jī)的運(yùn)行速度變慢，減少壓縮機(jī)單位時(shí)間的制冷量，使機(jī)房?jī)?nèi)溫度升高；

c 通過這種自動(dòng)調(diào)節(jié)方式來保持機(jī)房?jī)?nèi)的溫度保持在設(shè)定值。系統(tǒng)參數(shù)可以在實(shí)際運(yùn)行中調(diào)整，使系統(tǒng)控制響應(yīng)趨于完整，例如可以在不同的季節(jié)給定不同的溫度值，既節(jié)能又能更好機(jī)房對(duì)工作環(huán)境溫度的要求。

d ALPHA電信機(jī)房空調(diào)專用變頻器內(nèi)置PI調(diào)節(jié)，溫度傳感器即時(shí)檢測(cè)回風(fēng)口的溫度并轉(zhuǎn)化為4-20mA電流信號(hào)，直接送入變頻器模擬電流輸入口，設(shè)定給定溫度值、PI參數(shù)值。

e 空調(diào)恒溫控制系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，時(shí)常會(huì)遇到環(huán)境溫度較低時(shí)，機(jī)房?jī)?nèi)的溫度低于設(shè)定溫度，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到回風(fēng)口溫度已經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間低于設(shè)定溫度，該專用變頻器具有可以使空調(diào)壓縮機(jī)暫停工作的休眠功能，變頻器輸出頻率低于其下限時(shí)，但實(shí)際回風(fēng)口溫度還低于所設(shè)定的溫度，工作一定時(shí)間后，變頻器進(jìn)入休眠狀態(tài)停止工作；當(dāng)回風(fēng)口溫度高于所設(shè)定值時(shí)，變頻器被喚醒，重新進(jìn)入PI調(diào)節(jié)狀態(tài)，“休眠確認(rèn)時(shí)間”變頻器內(nèi)置，當(dāng)變頻器的輸出頻率低于休眠值的時(shí)間如小于休眠確認(rèn)時(shí)間td時(shí)，即td

六、用戶受益

1 延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，減少系統(tǒng)維護(hù)量。變頻節(jié)能改造后，空調(diào)壓縮機(jī)采用軟啟動(dòng)且大大減少了壓縮機(jī)的啟停次數(shù)，延長(zhǎng)了壓縮機(jī)的使用壽命。

2 變頻節(jié)能改造后空調(diào)制冷量能動(dòng)態(tài)平滑調(diào)節(jié)，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，溫度控制精度高，穩(wěn)定性好。

3 節(jié)能效果顯著，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

變頻節(jié)能改造后節(jié)能效果顯著，根據(jù)不同的季節(jié)及熱負(fù)荷，節(jié)電率在15%-40%之間。

附件1：

汕頭電信局機(jī)房空調(diào)變頻節(jié)能改造運(yùn)行測(cè)試報(bào)告

一 系統(tǒng)說明：

汕頭電信分公司于2004年6月份采用ALPHA電信機(jī)房空調(diào)專用變頻器開始進(jìn)行變頻節(jié)能試改造，7月份變頻設(shè)備投入使用，使用至今空調(diào)系統(tǒng)和變頻設(shè)備未出現(xiàn)異常情況。該機(jī)房空調(diào)配如下：

共配置三臺(tái)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，二用一備，由廣東吉榮空調(diào)設(shè)備公司生產(chǎn)，每臺(tái)機(jī)組壓縮機(jī)均為兩臺(tái)。其中二臺(tái)機(jī)組壓縮機(jī)功率為7.5KW，一臺(tái)機(jī)組壓縮機(jī)功率為11KW。改造時(shí)每臺(tái)空調(diào)機(jī)組加裝一臺(tái)ALPHA電信機(jī)房空調(diào)專用變頻器。

根據(jù)廣東省全年平均氣溫分布情況，測(cè)試階段選擇在全年環(huán)境平均溫度最高的時(shí)間，平均大約是30℃，空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行效率是在93%以上，即節(jié)能效果最差的時(shí)間段進(jìn)行測(cè)試，運(yùn)行測(cè)試數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)際測(cè)試結(jié)果：

由上數(shù)據(jù)可知機(jī)房專用空調(diào)變頻節(jié)能改造在熱負(fù)荷率最高時(shí)節(jié)電率平均也達(dá)到23%左右，預(yù)測(cè)機(jī)房空調(diào)變頻節(jié)能改造平均節(jié)電率在30%以上。