Aplicación de convertidores de frecuencia en sistemas HVAC

I. Escenarios de aplicación y ejecución técnica

1.Sistema de circulación del agua congelada

• Principio: El convertidor de frecuencia regula la velocidad de la bomba refrigerada en función de la temperatura del agua de retorno para ajustar el caudal y lograr la estabilidad de la temperatura interior.
• Detalles técnicos:
  • Relación entre velocidad y velocidad de flujo: el caudal (Q) es proporcional a la primera potencia de la velocidad (n), y la potencia del eje (P) es proporcional a la tercera potencia de la velocidad.la potencia del eje se reduce a 51.2 por ciento.
  • Estrategia de control: Se adopta un control PID, combinado con la retroalimentación de la temperatura del agua de retorno, para ajustar dinámicamente la velocidad de la bomba y evitar la congelación del evaporador, garantizando la seguridad del sistema.
• El caso: En el sistema de circulación de agua HVAC se aplica un cierto tipo de convertidor de frecuencia para lograr una temperatura de salida estable del agua refrigerada, con un efecto de ahorro de energía del 20% al 40%.

2.Sistema de circulación de agua de enfriamiento

• Principio: tomando como base de control la diferencia de temperatura entre el agua de entrada y la de salida, se ajusta la velocidad de la bomba de refrigeración para optimizar la eficiencia de refrigeración.
• Detalles técnicos:
  • Control de las diferencias de temperatura: Cuando la diferencia de temperatura es grande, la velocidad de la bomba aumenta; cuando la diferencia de temperatura es pequeña, la velocidad de la bomba disminuye para mantener el funcionamiento eficiente del condensador.
  • Requisitos de protección: El entorno de la torre de refrigeración es húmedo y polvoriento, por lo que el convertidor de frecuencia debe tener un nivel de protección IP55 para evitar la entrada de vapor de agua y polvo.
• El caso: Un determinado producto líder en la industria impulsa el ventilador de la torre de enfriamiento en un edificio comercial,lograr un ahorro de energía del 30% mediante el control constante de la diferencia de temperatura e integrar módulos inteligentes para el monitoreo remoto.

3.Control del ventilador de la torre de enfriamiento

• Principio: Ajuste la velocidad del ventilador según los cambios estacionales y coopere con la bomba de enfriamiento para lograr el mejor efecto de ahorro de energía.
• Detalles técnicos:
  • Comienzo suave - Detención: El convertidor de frecuencia reduce las descargas mecánicas y prolonga la vida útil del ventilador.y se establece una frecuencia de límite inferior para evitar daños a la caja de cambios.
  • Efecto de ahorro de energía: Cuando el ventilador funciona a baja velocidad, se reduce la cantidad de agua a la deriva, se ahorra la fuente de agua y se reduce el ruido.
• El caso: El convertidor de frecuencia controla el ventilador de la torre de refrigeración en el edificio de una empresa de transmisión determinada, logrando un ahorro de energía del 50% y la gestión automática a través del sistema BMS.

4.Sistema de ventilación

• Principio: En escenarios como los subterráneos y las plantas industriales, el convertidor de frecuencia impulsa el sistema de ventiladores para adaptarse a entornos complejos (como altas temperaturas, alta humedad y alto polvo).
• Detalles técnicos:
  • Nivel de protección: El sistema de ventilación del metro necesita un nivel de protección IP55 o superior para garantizar el funcionamiento estable del equipo en entornos adversos.
  • Control inteligentePor ejemplo, un cierto tipo de convertidor de frecuencia admite el arranque de varias bombas con frecuencia variable en el proyecto de metro,reducción del impacto de la presión en la red de tuberías.
• El caso: Un proyecto de metro urbano adopta un convertidor de frecuencia y, gracias a las funciones de condensación y protección contra las heladas, se garantiza la fiabilidad del sistema de ventilación.

II. Efectos de ahorro energético y apoyo de datos

1.Ahorros de energía significativos

• Fundamento teórico: La potencia del eje es inversamente proporcional a la tercera potencia de la velocidad. Cuando el caudal se reduce en un 20%, la potencia del eje se reduce en un 51,2%.
• Casos reales:
  • El edificio de una empresa de transmisión: Después de utilizar el convertidor de frecuencia, el sistema HVAC ahorra alrededor del 50% de energía, y el ahorro anual en los costos de electricidad es significativo.
  • Un hospital universitario: El convertidor de frecuencia ahorra 800.000 kilovatios-hora de energía al año, reduce 750 toneladas de emisiones de dióxido de carbono y aumenta el COP a 3,6 (bomba de calor) y 5 (máquina de enfriamiento).
  • Cierto tipo de convertidor de frecuencia: Ahorra un 20% - 40% de energía en el sistema HVAC y evita el consumo de energía de operación a toda velocidad a través de la regulación dinámica de la velocidad.

2.Prolongación de la vida útil del equipo

• Comienzo suave: El convertidor de frecuencia reduce el impacto de corriente de arranque del motor y prolonga la vida de las bombas y ventiladores.el coste de mantenimiento del equipo en un determinado proyecto se reduce en un 30% debido a un arranque sin problemas.
• Protección mecánica: El ventilador de la torre de refrigeración establece una frecuencia de límite inferior a través del convertidor de frecuencia para evitar daños en la caja de cambios debido al funcionamiento a baja velocidad.

3.Adaptabilidad al medio ambiente

• Nivel de protección IP55: En entornos climatizados con mucho polvo y humedad (como plantas de procesamiento de alimentos y minas de carbón),El convertidor de frecuencia debe alcanzar un nivel IP55 para evitar la entrada de polvo y vapor de agua y garantizar un funcionamiento estable..
• El caso: Un cierto tipo de convertidor de frecuencia IP55 se aplica en ocasiones de alto requerimiento como unidades militares y fabricación de armas, adaptándose a ambientes industriales duros.

III. Integración inteligente y integración de sistemas

1.Integración con el sistema de automatización de edificios (BAS)

• Protocolos de comunicación: El convertidor de frecuencia admite protocolos como Modbus y Profibus, y puede conectarse perfectamente con BAS para realizar un monitoreo remoto y un ajuste de parámetros.
• El caso: Un cierto tipo de convertidor de frecuencia utiliza un módulo de conexión inteligente, y los dispositivos móviles pueden utilizarse para una puesta en marcha y un seguimiento rápidos, mejorando el nivel de inteligencia del sistema.

2.Seguimiento y análisis de datos

• Datos en tiempo real: El sistema de control PLC registra la eficiencia del equipo, como el número de operaciones de la máquina de refrigeración y el ajuste automático de la carga, para garantizar el estado óptimo.
• Advertencia de fallas: El convertidor de frecuencia almacena información de fallas, como el manejo flexible cuando faltan señales, reduciendo el tiempo de inactividad.

3.Gestión de la energía

• Ajuste dinámico: Cambiar automáticamente el modo de funcionamiento de acuerdo con la temporada y el período de tiempo.y seguir corriendo a baja velocidad para mantener la temperatura y la humedad.
• El caso: El sistema BMS de un determinado edificio ajusta automáticamente los parámetros del convertidor de frecuencia en invierno y verano para satisfacer la demanda y ahorrar energía al mismo tiempo.
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  Conclusión

  El convertidor de frecuencia realiza las siguientes ventajas fundamentales en el sistema HVAC a través de una regulación precisa de la velocidad, un control inteligente y una gestión eficiente de la energía:

  1. 1. Ahorros de energía significativos: La potencia del eje disminuye de acuerdo con la tercera potencia de la velocidad, y el caso muestra que el efecto de ahorro de energía es del 20% al 50%.
     2. Prolongación de la vida útil del equipo: El arranque suave y la protección mecánica reducen los costes de mantenimiento.
     3. Integración inteligente: Está perfectamente conectado con el sistema BAS para realizar la monitorización remota y la gestión automática.
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