EC風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)探討

目前通信機(jī)房存在設(shè)備密集、設(shè)備局部發(fā)熱不均衡、發(fā)熱量較大等現(xiàn)象，為有效的解決IDC等通信機(jī)房局部發(fā)熱不均衡、機(jī)房空調(diào)耗電量較高等現(xiàn)狀，很多空調(diào)設(shè)備廠家推出了機(jī)房空調(diào)EC風(fēng)機(jī)節(jié)能的應(yīng)用方案，現(xiàn)就EC風(fēng)機(jī)的節(jié)能、高效等特點(diǎn)作以探討。

目前通信機(jī)房存在設(shè)備密集、設(shè)備局部發(fā)熱不均衡、發(fā)熱量較大等現(xiàn)象，為有效的解決IDC等通信機(jī)房局部發(fā)熱不均衡、機(jī)房空調(diào)耗電量較高等現(xiàn)狀，很多空調(diào)設(shè)備廠家推出了機(jī)房空調(diào)EC風(fēng)機(jī)節(jié)能的應(yīng)用方案，現(xiàn)就EC風(fēng)機(jī)的節(jié)能、高效等特點(diǎn)作以探討。

1、 風(fēng)機(jī)概述

1.1風(fēng)機(jī)的定義

風(fēng)機(jī)依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動的流體機(jī)械。

1.2風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件是機(jī)殼、葉輪、進(jìn)風(fēng)口和外轉(zhuǎn)子電機(jī)等組成。

1.3風(fēng)機(jī)的分類

(1)風(fēng)機(jī)分類可以按氣體流動的方向，分為離心式、軸流式、斜流式(混流式)和橫流式等類型。

(2)風(fēng)機(jī)按電壓可分為交流型風(fēng)機(jī)、直流型風(fēng)機(jī)

1.4風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)

風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)主要有流量、壓力、功率、效率、轉(zhuǎn)速、噪聲和振動的大小等

2、 EC風(fēng)機(jī)

2.1 EC風(fēng)機(jī)的定義

EC:即Embedded Controller(電子換向),嵌入式控制器,EC 風(fēng)機(jī)也就是采用數(shù)字化無刷直流外轉(zhuǎn)子電機(jī)的離心式風(fēng)機(jī)(通過電子換向)。

2.2離心式風(fēng)機(jī)

離心式風(fēng)機(jī)的工作原理是，葉輪高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力使流體獲得能量，即流體通過葉輪后，壓能和動能都得到提高，從而能夠被輸送到高處或遠(yuǎn)處。葉輪裝在一個螺旋形的外殼內(nèi)當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，流體軸向流人，然后轉(zhuǎn)90°進(jìn)入葉輪流道并徑向流出。葉輪連續(xù)轉(zhuǎn)，在葉輪入口處不斷形成真空，從而使流體連續(xù)不斷地被吸人和排出。

2.3EC電機(jī)

EC電機(jī)為內(nèi)置智能控制模塊的直流無刷式免維護(hù)型電機(jī)，自帶RS485輸出接口、0-10V傳感器輸出接口、4-20mA調(diào)速開關(guān)輸出接口、報警裝置輸出接口及主從信號輸出接口。

2.4 EC風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)

EC風(fēng)機(jī)是采用了EC電機(jī)的離心風(fēng)機(jī)。內(nèi)部控制器會根據(jù)其周圍環(huán)境溫度調(diào)整其轉(zhuǎn)速。即EC風(fēng)機(jī)是由外轉(zhuǎn)子馬達(dá)、直流無刷技術(shù)、優(yōu)化的風(fēng)扇葉片等來組成的，

EC風(fēng)機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)：

(1) EC風(fēng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)

具有高智能、高節(jié)能、高效率、壽命長、振動小、噪聲低以及可連續(xù)不間斷工作等特點(diǎn)。由于EC風(fēng)機(jī)的電機(jī)采用了無刷直流電機(jī)，而無刷直流電機(jī)由于省去了勵磁用的集電環(huán)和電刷，在結(jié)構(gòu)上大大簡化。同時不但改善了電機(jī)的工藝性，而且電機(jī)運(yùn)行的機(jī)械可靠性大為增強(qiáng)，壽命增加。

(2) EC風(fēng)機(jī)缺點(diǎn)

價格高，制造工藝復(fù)雜

3、EC風(fēng)機(jī)和普通風(fēng)機(jī)比較

直流EC風(fēng)機(jī)(采用電子換向技術(shù))與普通交流風(fēng)機(jī)(非電子轉(zhuǎn)向控制型)結(jié)構(gòu)的最大差異在于電機(jī)。直流電機(jī)與交流電機(jī)的不同在于：交流電機(jī)主要由定子，轉(zhuǎn)子和軸承系統(tǒng)組成。而直流電機(jī)除此主要部分之外還有PC板安置其中。同時，直流電機(jī)轉(zhuǎn)子是永磁體或磁條，并且利用電子元器件控制換相，解決了原本有刷電機(jī)的壽命缺陷。普通風(fēng)機(jī)的交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用是矽鋼片疊片，由于是非電子轉(zhuǎn)向控制型，存在換向、勵磁間隙等損耗。EC離心風(fēng)機(jī)與普通離心風(fēng)機(jī)的對比如下

表1 EC離心風(fēng)機(jī)與普通離心風(fēng)機(jī)的對比表

項目EC離心風(fēng)機(jī)普通離心風(fēng)機(jī)

工作原理工作原理同為離心風(fēng)機(jī)的工作原理，但其利用脈寬調(diào)制的方式調(diào)速，可以實現(xiàn)無極調(diào)速，內(nèi)部控制器可以根據(jù)周圍環(huán)境溫度調(diào)整其轉(zhuǎn)速。工作原理同為離心風(fēng)機(jī)的工作原理，但其其變壓調(diào)速，是通過改變供電電壓來調(diào)速，只能是幾檔。

電機(jī)直流無刷電機(jī)交流電機(jī)

優(yōu)點(diǎn)高智能、高效率(整機(jī)能效比≥3.0)

壽命長、振動小、噪聲低

可連續(xù)不間斷工作，操作方便

EC風(fēng)機(jī)性價比高。

結(jié)構(gòu)緊湊、體積小價格便宜，穩(wěn)定可靠。

缺點(diǎn)制造工藝復(fù)雜，價格高體積大、噪音大，效率低，調(diào)速不方便。

節(jié)能性比較節(jié)能，使用的電能僅僅是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)使用的電能的1/3無

表1 EC離心風(fēng)機(jī)與普通離心風(fēng)機(jī)的對比表

3.1 EC風(fēng)機(jī)與普通風(fēng)機(jī)的區(qū)別

(1)銅耗、鐵耗方面

EC風(fēng)機(jī)損耗小、效率高。普通交流電機(jī)的定子為線圈，轉(zhuǎn)子為矽鋼片疊片。而從結(jié)構(gòu)上講，直流電機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體或磁條，定子為線圈。電流在通過線圈上產(chǎn)生磁場，旋轉(zhuǎn)，同時在線圈和轉(zhuǎn)子上也有發(fā)熱。而同等功率的電機(jī)相比，EC直流電機(jī)的發(fā)熱(或者損耗)相對較小，如下圖3 AC交流風(fēng)機(jī)與EC風(fēng)機(jī)損耗對比圖。

(2)同、異步電機(jī)方面

目前使用的交流電機(jī)均為異步電機(jī)，存在滑差，存在這部分損耗。而EC直流電機(jī)為同步電機(jī)，沒有滑差，消除了感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的轉(zhuǎn)頻損耗。

(3)調(diào)速方面

EC風(fēng)機(jī)調(diào)速性能好、控制簡單。與感應(yīng)電機(jī)的變頻調(diào)速相比，無刷直流電機(jī)的調(diào)速控制不但簡單，而且具有更好的調(diào)速性能。在調(diào)速時，交流電機(jī)的效率明顯降低，而直流電機(jī)的效率保持不變。

(4)功率因數(shù)方面

由于EC風(fēng)機(jī)采用了無刷直流電機(jī)的勵磁磁場不需要電網(wǎng)的無功電流，因此其功率因數(shù)遠(yuǎn)高于感應(yīng)電機(jī)，無刷直流電機(jī)可以運(yùn)行于1功率因數(shù)，這對小功率電機(jī)極為有利。無刷電機(jī)與感應(yīng)電機(jī)相比不但額定負(fù)載時具有更高的效率和功率因數(shù)，而且在輕載時更具有優(yōu)勢。

4、 實例分析

現(xiàn)通過實例、實驗對EC風(fēng)機(jī)的節(jié)能等性能作進(jìn)一步的驗證。

4.1 實驗分析

分別將一臺某同一廠家直流風(fēng)機(jī)(功率2.3kW)和一臺某同一廠家交流風(fēng)機(jī)(功率2.4kW)放入某機(jī)型的空調(diào)設(shè)備中，在試驗室的試驗臺位上進(jìn)行測試、比較。

(1)將兩款風(fēng)機(jī)全速運(yùn)行，交、直流風(fēng)機(jī)電功率及輸出風(fēng)量如下表2

設(shè)備機(jī)外靜壓直流/交流 風(fēng)量(m3/h)直流/交流 功率(kW)

75Pa10617/95072.08/2.33

100 Pa10429/93022.12/2.36

150 Pa9987/88762.18/2.40

200 Pa9320/83952.25/2.44

250 Pa8924/78022.29/2.47

280 Pa8591/74722.29/2.48

表2交、直流風(fēng)機(jī)輸出風(fēng)量及功率功率表

結(jié)論1：根據(jù)上面表格得出當(dāng)風(fēng)機(jī)全速運(yùn)行時，直流風(fēng)機(jī)風(fēng)量平均比交流風(fēng)機(jī)大11%左右，直流風(fēng)機(jī)功率平均比交流風(fēng)機(jī)小10%左右。

(2) 將兩款風(fēng)機(jī)調(diào)速，在同等風(fēng)量條件下，進(jìn)行性能比較。其中直流風(fēng)機(jī)調(diào)速70%，交流風(fēng)機(jī)調(diào)整電壓降至330V左右。如下表3

設(shè)備機(jī)外靜壓直流/交流 風(fēng)量(m3/h)直流/交流 功率(kW)

75Pa9085/90521.42/1.91

100 Pa8863/87881.42/1.93

150 Pa8350/83131.45/1.93

表3 交、直流風(fēng)機(jī)同等風(fēng)量輸出功率表

結(jié)論2：根據(jù)上面表格得出當(dāng)風(fēng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行時，在相同風(fēng)量條件下，直流風(fēng)機(jī)功率平均比交流風(fēng)機(jī)小33%左右。

(3)將兩款風(fēng)機(jī)調(diào)速，在等同功率條件下，進(jìn)行性能比較。其中直流風(fēng)機(jī)調(diào)速80%，交流風(fēng)機(jī)調(diào)整電壓降至250V左右，如下表4

設(shè)備機(jī)外靜壓EC /AC風(fēng)量(m3/h)EC /AC功率(kW)

75Pa10289/76341.92/1.91

100 Pa10081/73721.95/1.93

150 Pa9530/70661.99/1.93

表4交、直流風(fēng)機(jī)等同功率 風(fēng)量對比表

結(jié)論3：根據(jù)上面表格得出當(dāng)風(fēng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行時，在等同功率條件下，直流風(fēng)機(jī)風(fēng)量平均比交流風(fēng)機(jī)大25%左右。

4.2 實例說明

現(xiàn)將兩臺制冷量同為70KW左右的兩臺空調(diào)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析如下表5

序號項目EC某品牌空調(diào)

1空調(diào)制冷量(kw)70.870.1

2風(fēng)機(jī)形式EC風(fēng)機(jī)交流無蝸殼離心風(fēng)機(jī)

3風(fēng)機(jī)功耗(kw)3.94.96

4全年運(yùn)行時間(小時)365天×24365天×24

5全年運(yùn)行耗電(kwh)34,16443,450

6節(jié)省電能(kwh)9,286/

7節(jié)能比例21.40%/

8風(fēng)機(jī)全年運(yùn)行電費(fèi)(按￥1.50/kwh)51,246.0065,175.00

9每年風(fēng)機(jī)運(yùn)行節(jié)省電費(fèi)( ￥)13,929.00/

10整機(jī)運(yùn)行壽命內(nèi)節(jié)省電費(fèi)(按10年運(yùn)行壽命)139,290.00/

表5 EC空調(diào)與普通空調(diào)運(yùn)行分析表

從上述表格中，可以看出，采用EC風(fēng)機(jī)，由于風(fēng)機(jī)的能耗明顯低于其他的風(fēng)機(jī)，故而空調(diào)的運(yùn)行成本明顯下降，10年空調(diào)使用期內(nèi)節(jié)省的電費(fèi)將近可以購買一臺空調(diào)。

5、 結(jié)束語

通信機(jī)房用電量絕大部分是來自出空調(diào)耗電(根據(jù)統(tǒng)計，每年通信機(jī)房的空調(diào)耗電約占整個機(jī)房耗電的45%~50%)，如何有效的提高通信機(jī)房空調(diào)的能效比，讓機(jī)房空調(diào)更高效、更節(jié)能是我們長期以來重點(diǎn)關(guān)注的課題，EC風(fēng)機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，讓空調(diào)更高效、節(jié)能成為可能。

瑞澤能源是一家專注節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的高新技術(shù)企業(yè)，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“5S”流體輸送系統(tǒng)高效節(jié)能技術(shù)、電能質(zhì)量優(yōu)化節(jié)電技術(shù)、循環(huán)水零排放技術(shù)，在水泵節(jié)能、風(fēng)機(jī)節(jié)能、空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能、供水系統(tǒng)節(jié)能、循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能、中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能、配電系統(tǒng)節(jié)能和循環(huán)水水處理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，公司依托三元流技術(shù)設(shè)計的三元流葉輪，用于水泵、風(fēng)機(jī)、離心式空壓機(jī)的節(jié)能改造，技術(shù)應(yīng)用可靠，業(yè)績優(yōu)良。