EC風(fēng)機節能技術(shù)探討

目前通信機房存在設備密集、設備局部發(fā)熱不均衡、發(fā)熱量較大等現象，為有效的解決IDC等通信機房局部發(fā)熱不均衡、機房空調耗電量較高等現狀，很多空調設備廠(chǎng)家推出了機房空調EC風(fēng)機節能的應用方案，現就EC風(fēng)機的節能、高效等特點(diǎn)作以探討。

目前通信機房存在設備密集、設備局部發(fā)熱不均衡、發(fā)熱量較大等現象，為有效的解決IDC等通信機房局部發(fā)熱不均衡、機房空調耗電量較高等現狀，很多空調設備廠(chǎng)家推出了機房空調EC風(fēng)機節能的應用方案，現就EC風(fēng)機的節能、高效等特點(diǎn)作以探討。

1、 風(fēng)機概述

1.1風(fēng)機的定義

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

1.2風(fēng)機的結構

風(fēng)機的主要結構部件是機殼、葉輪、進(jìn)風(fēng)口和外轉子電機等組成。

1.3風(fēng)機的分類(lèi)

(1)風(fēng)機分類(lèi)可以按氣體流動(dòng)的方向，分為離心式、軸流式、斜流式(混流式)和橫流式等類(lèi)型。

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

1.4風(fēng)機的主要性能參數

風(fēng)機的性能參數主要有流量、壓力、功率、效率、轉速、噪聲和振動(dòng)的大小等

2、 EC風(fēng)機

2.1 EC風(fēng)機的定義

EC:即Embedded Controller(電子換向),嵌入式控制器,EC 風(fēng)機也就是采用數字化無(wú)刷直流外轉子電機的離心式風(fēng)機(通過(guò)電子換向)。

2.2離心式風(fēng)機

離心式風(fēng)機的工作原理是，葉輪高速旋轉時(shí)產(chǎn)生的離心力使流體獲得能量，即流體通過(guò)葉輪后，壓能和動(dòng)能都得到提高，從而能夠被輸送到高處或遠處。葉輪裝在一個(gè)螺旋形的外殼內當葉輪旋轉時(shí)，流體軸向流人，然后轉90°進(jìn)入葉輪流道并徑向流出。葉輪連續轉，在葉輪入口處不斷形成真空，從而使流體連續不斷地被吸人和排出。

2.3EC電機

EC電機為內置智能控制模塊的直流無(wú)刷式免維護型電機，自帶RS485輸出接口、0-10V傳感器輸出接口、4-20mA調速開(kāi)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)機的特點(diǎn)

EC風(fēng)機是采用了EC電機的離心風(fēng)機。內部控制器會(huì )根據其周?chē)h(huán)境溫度調整其轉速。即EC風(fēng)機是由外轉子馬達、直流無(wú)刷技術(shù)、優(yōu)化的風(fēng)扇葉片等來(lái)組成的，

EC風(fēng)機優(yōu)缺點(diǎn)：

(1) EC風(fēng)機優(yōu)點(diǎn)

具有高智能、高節能、高效率、壽命長(cháng)、振動(dòng)小、噪聲低以及可連續不間斷工作等特點(diǎn)。由于EC風(fēng)機的電機采用了無(wú)刷直流電機，而無(wú)刷直流電機由于省去了勵磁用的集電環(huán)和電刷，在結構上大大簡(jiǎn)化。同時(shí)不但改善了電機的工藝性，而且電機運行的機械可靠性大為增強，壽命增加。

(2) EC風(fēng)機缺點(diǎn)

價(jià)格高，制造工藝復雜

3、EC風(fēng)機和普通風(fēng)機比較

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

表1 EC離心風(fēng)機與普通離心風(fēng)機的對比表

項目EC離心風(fēng)機普通離心風(fēng)機

工作原理工作原理同為離心風(fēng)機的工作原理，但其利用脈寬調制的方式調速，可以實(shí)現無(wú)極調速，內部控制器可以根據周?chē)h(huán)境溫度調整其轉速。工作原理同為離心風(fēng)機的工作原理，但其其變壓調速，是通過(guò)改變供電電壓來(lái)調速，只能是幾檔。

電機直流無(wú)刷電機交流電機

優(yōu)點(diǎn)高智能、高效率(整機能效比≥3.0)

壽命長(cháng)、振動(dòng)小、噪聲低

可連續不間斷工作，操作方便

EC風(fēng)機性?xún)r(jià)比高。

結構緊湊、體積小價(jià)格便宜，穩定可靠。

缺點(diǎn)制造工藝復雜，價(jià)格高體積大、噪音大，效率低，調速不方便。

節能性比較節能，使用的電能僅僅是工業(yè)標準風(fēng)機使用的電能的1/3無(wú)

表1 EC離心風(fēng)機與普通離心風(fēng)機的對比表

3.1 EC風(fēng)機與普通風(fēng)機的區別

(1)銅耗、鐵耗方面

EC風(fēng)機損耗小、效率高。普通交流電機的定子為線(xiàn)圈，轉子為矽鋼片疊片。而從結構上講，直流電機轉子為永磁體或磁條，定子為線(xiàn)圈。電流在通過(guò)線(xiàn)圈上產(chǎn)生磁場(chǎng)，旋轉，同時(shí)在線(xiàn)圈和轉子上也有發(fā)熱。而同等功率的電機相比，EC直流電機的發(fā)熱(或者損耗)相對較小，如下圖3 AC交流風(fēng)機與EC風(fēng)機損耗對比圖。

(2)同、異步電機方面

目前使用的交流電機均為異步電機，存在滑差，存在這部分損耗。而EC直流電機為同步電機，沒(méi)有滑差，消除了感應電機轉子鐵心的轉頻損耗。

(3)調速方面

EC風(fēng)機調速性能好、控制簡(jiǎn)單。與感應電機的變頻調速相比，無(wú)刷直流電機的調速控制不但簡(jiǎn)單，而且具有更好的調速性能。在調速時(shí)，交流電機的效率明顯降低，而直流電機的效率保持不變。

(4)功率因數方面

由于EC風(fēng)機采用了無(wú)刷直流電機的勵磁磁場(chǎng)不需要電網(wǎng)的無(wú)功電流，因此其功率因數遠高于感應電機，無(wú)刷直流電機可以運行于1功率因數，這對小功率電機極為有利。無(wú)刷電機與感應電機相比不但額定負載時(shí)具有更高的效率和功率因數，而且在輕載時(shí)更具有優(yōu)勢。

4、 實(shí)例分析

現通過(guò)實(shí)例、實(shí)驗對EC風(fēng)機的節能等性能作進(jìn)一步的驗證。

4.1 實(shí)驗分析

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

(1)將兩款風(fēng)機全速運行，交、直流風(fēng)機電功率及輸出風(fēng)量如下表2

設備機外靜壓直流/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)機輸出風(fēng)量及功率功率表

結論1：根據上面表格得出當風(fēng)機全速運行時(shí)，直流風(fēng)機風(fēng)量平均比交流風(fēng)機大11%左右，直流風(fēng)機功率平均比交流風(fēng)機小10%左右。

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

設備機外靜壓直流/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)機同等風(fēng)量輸出功率表

結論2：根據上面表格得出當風(fēng)機調速運行時(shí)，在相同風(fēng)量條件下，直流風(fēng)機功率平均比交流風(fēng)機小33%左右。

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

設備機外靜壓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)機等同功率 風(fēng)量對比表

結論3：根據上面表格得出當風(fēng)機調速運行時(shí)，在等同功率條件下，直流風(fēng)機風(fēng)量平均比交流風(fēng)機大25%左右。

4.2 實(shí)例說(shuō)明

現將兩臺制冷量同為70KW左右的兩臺空調運行數據進(jìn)行比較分析如下表5

序號項目EC某品牌空調

1空調制冷量(kw)70.870.1

2風(fēng)機形式EC風(fēng)機交流無(wú)蝸殼離心風(fēng)機

3風(fēng)機功耗(kw)3.94.96

4全年運行時(shí)間(小時(shí))365天×24365天×24

5全年運行耗電(kwh)34,16443,450

6節省電能(kwh)9,286/

7節能比例21.40%/

8風(fēng)機全年運行電費(按￥1.50/kwh)51,246.0065,175.00

9每年風(fēng)機運行節省電費( ￥)13,929.00/

10整機運行壽命內節省電費(按10年運行壽命)139,290.00/

表5 EC空調與普通空調運行分析表

從上述表格中，可以看出，采用EC風(fēng)機，由于風(fēng)機的能耗明顯低于其他的風(fēng)機，故而空調的運行成本明顯下降，10年空調使用期內節省的電費將近可以購買(mǎi)一臺空調。

5、 結束語(yǔ)

通信機房用電量絕大部分是來(lái)自出空調耗電(根據統計，每年通信機房的空調耗電約占整個(gè)機房耗電的45%~50%)，如何有效的提高通信機房空調的能效比，讓機房空調更高效、更節能是我們長(cháng)期以來(lái)重點(diǎn)關(guān)注的課題，EC風(fēng)機技術(shù)的出現，讓空調更高效、節能成為可能。

瑞澤能源是一家專(zhuān)注節能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的高新技術(shù)企業(yè)，擁有自主知識產(chǎn)權的“5S”流體輸送系統高效節能技術(shù)、電能質(zhì)量?jì)?yōu)化節電技術(shù)、循環(huán)水零排放技術(shù)，在水泵節能、風(fēng)機節能、空壓機系統節能、供水系統節能、循環(huán)水系統節能、中央空調系統節能、電機系統節能、配電系統節能和循環(huán)水水處理等領(lǐng)域得到廣泛應用，公司依托三元流技術(shù)設計的三元流葉輪，用于水泵、風(fēng)機、離心式空壓機的節能改造，技術(shù)應用可靠，業(yè)績(jì)優(yōu)良。