工业制冷和工业冷却应用驱动器

Andy Pye 研究了变速驱动器如何帮助工业制冷应用中的食品和药品等物品保持凉爽。

大约 200 年来，制冷技术 逐步帮助提供基本商品和服务，例如：

• 食品保鲜
• 医疗流程
• 区域供暖和制冷

由于有害制冷剂消耗臭氧层与全球变暖有关，该行业受到了有据可查的负面环境影响的影响。随着蒙特利尔和京都议定书的签署，取得了重大进展，在 1988 年至 2005 年间，CFCs、HCFCs 和 HFCs 的产量减少了 90%。

然而，从现在到 2050 年，世界人口预计将增长到 90 亿，并且预期寿命会延长，因此与制冷相关过程相关的所有资源的消耗意味着需求将大幅增加。

能源消耗对环境的影响

能源使用通常为任何制冷设备提供最大的成本中心。制冷设备的能耗已经占全球用电量的 15%（在发达国家通常超过 20% ）。大多数国家仍然使用化石燃料发电，因此这突显了制冷设备的使用对全球变暖的进一步巨大影响。

因此，迫切需要：

• 提高制冷设备的性能系数（COP）（即降低单位用电量 )。
• 在整栋建筑中构建更加集成且高度可控的能源消耗系统。
• 改用不会损害臭氧层或排放二氧化碳的新型制冷剂。
• 在全球推广采用最佳做法的高效制冷解决方案。

许多制冷和空调系统 需要更高效、更紧凑、更环保、易于安装和维护的可靠工艺。由于环境条件、占用和使用以及照明等因素，制冷要求在白天和全年范围内变化很大。

在医院、IT 和电信等领域，可能还需要稳定和准确的温度和湿度控制。在学校、餐馆和办公楼等应用中，冷却系统能够适应广泛的日常负载变化非常重要。

在发酵、生长隧道和工业过程等工艺冷却应用中，需要准确的温度设置来确保生产质量。

有几种方法可以调节制冷量 在制冷或空调和供暖系统中。空调中最常见的是：简单的开关循环、热气旁路、使用（或不使用 ) 液体喷射、多台压缩机配置和变频技术 .

容量调制 是一种将冷却能力与冷却需求与应用要求相匹配的方法。压缩机专门设计用于以不同的电机速度运行以调节冷却输出。逆变器控制压缩机电机速度以调节制冷量。

变速技术 可用于 HVACR、密切控制和过程冷却应用以及组合式或分体式空调机组、屋顶、冷水机组、精密冷却、VRF 和冷凝机组。

使用带有永磁电机的高性能驱动器可最大限度地提高工业制冷产品的能源效率。典型装置的性能系数 (COP) 可大幅提高 15% 左右，从而节省大量能源并降低生命周期成本，通常不到 12 个月即可获得投资回报。

压缩机和驱动器需要经过认证才能协同工作并适用于特定应用。驱动器调节压缩机速度并防止其超出压缩机运行限制。 变频驱动器 需要使用专门为供暖、通风和空调 (HVAC) 或制冷开发的算法——这些可确保系统在应用限制范围内运行。

可变制冷剂流量 (VRF) 装置是非常流行的冷却或加热和冷却的可逆系统。它们将建筑业主和居住者的灵活性与能源效率、高舒适度和易于安装相结合，同时不影响可靠性。 VRF 系统广泛使用逆变器技术。

使用变速驱动器的节能示例

安装 Unidrive SP 系列的大型独立式变速交流驱动器改善了 Portadown（北爱尔兰）食品制造商 Henry Denny 冷藏室的温度控制，并有望大幅节省约 £他们每年的电费为 23,400 - 减少了工厂总用电量的 50%！

该公司生产种类繁多的馅饼、香肠卷、馅饼和农家馅饼，拥有 20 间冷藏室的综合设施不仅储存了大量公司自己的生产产品，而且作为北爱尔兰的区域配送中心，它还拥有来自嘉里集团其他公司的数千种奶酪、黄油、火腿和培根。

在加拿大卡尔加里的其他地方，一家杂货店的制冷设备节能 35%。在这里，一个新的冷却系统由两个新的压缩机和冷凝器冷却器组成，公司需要最大限度地降低运营成本。每个冷却器一个变速 Commander SK 交流驱动器同时控制所有风扇。这些驱动器被集成到一个定制设计的面板中。

在一年中的大部分时间里，冷凝器都以其全部容量的一小部分运行。在旧系统中，冷凝器冷却控制是通过使用接触器来成对地关闭和打开定速风扇来实现的。这导致风扇不断循环，无法提供所需的精细温度控制。

由于压力设定点不断被超过，制冷剂的过度膨胀和收缩导致管道机械疲劳。及时，这可能会导致管道或连接器出现故障。

四个半速运行的电机比两个全功率运行的电机消耗的能量少得多。此外，与重复启动相比，风扇速度的平稳变化使用更少的能量。在这个VFD 控制系统 ，不仅显着节省能源，而且压力和温度的调节非常准确，从而减少了整个系统的压力。

适用法律

适用的标准和法规是 ISO 50001（能源管理标准）和季节性性能部分负荷效率法规 (SEER)。

ISO 50001:2011 规定了建立、实施、维护和改进能源管理体系的要求。其目的是使组织能够遵循系统的方法来实现能源绩效的持续改进，包括能源效率、能源使用和消耗。 ISO 50001:2011 适用于所有影响能源绩效的变量，这些变量可以被组织监控和影响。它规定了适用于有助于提高能源绩效的设备、系统、流程和人员的测量、记录和报告、设计和采购实践的要求。

在欧洲，制冷设备、冷水机和空调的季节性效率通常由 Eurovent 认证公司定义的欧洲季节性能效比 (ESEER) 评定。在英国，制冷和空调产品的季节性能源效率比 (SEER) 与 ESEER 类似，但具有不同的负载分布加权因子，用于简化建筑能源模型中的部分建筑法规 L 部分计算（ SBEM) 软件，用于为英国和欧盟内的新建筑制作能源性能证书 (EPC)；两者都是欧洲建筑能效指令 (EPBD) 的一部分。

SEER的公式可以表示如下：
SEER =a（EER@25% 负载）+ b（EER@50% 负载）+ c（EER@75% 负载）+ d（EER@100% 负载）
其中 a、b、c 和 d 是与提议的应用相关的负载配置文件加权因子。

与美国 ESEER 类似的标准是综合能效比（IEER）。

ESEER 是通过结合满负荷和部分负荷运行能效比 (EER) 计算得出的，适用于不同的季节性空气或水温，并包括适当的加权因子。