节能知识
发布时间：2020-08-15 17:55:18
作者：瑞泽能源
目前通信机房存在设备密集、设备局部发热不均衡、发热量较大等现象，为有效的解决IDC等通信机房局部发热不均衡、机房空调耗电量较高等现状，很多空调设备厂家推出了机房空调EC风机节能的应用方案，现就EC风机的节能、高效等特点作以探讨。
1、 风机概述
1.1风机的定义
风机依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。
1.2风机的结构
风机的主要结构部件是机壳、叶轮、进风口和外转子电机等组成。
1.3风机的分类
(1)风机分类可以按气体流动的方向，分为离心式、轴流式、斜流式(混流式)和横流式等类型。
(2)风机按电压可分为交流型风机、直流型风机
1.4风机的主要性能参数
风机的性能参数主要有流量、压力、功率、效率、转速、噪声和振动的大小等
2、 EC风机
2.1 EC风机的定义
EC:即Embedded Controller(电子换向),嵌入式控制器,EC 风机也就是采用数字化无刷直流外转子电机的离心式风机(通过电子换向)。
2.2离心式风机
离心式风机的工作原理是，叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。叶轮装在一个螺旋形的外壳内当叶轮旋转时，流体轴向流人，然后转90°进入叶轮流道并径向流出。叶轮连续转，在叶轮入口处不断形成真空，从而使流体连续不断地被吸人和排出。
2.3EC电机
EC电机为内置智能控制模块的直流无刷式免维护型电机，自带RS485输出接口、0-10V传感器输出接口、4-20mA调速开关输出接口、报警装置输出接口及主从信号输出接口。
2.4 EC风机的特点
EC风机是采用了EC电机的离心风机。内部控制器会根据其周围环境温度调整其转速。即EC风机是由外转子马达、直流无刷技术、优化的风扇叶片等来组成的，
EC风机优缺点：
(1) EC风机优点
具有高智能、高节能、高效率、寿命长、振动小、噪声低以及可连续不间断工作等特点。由于EC风机的电机采用了无刷直流电机，而无刷直流电机由于省去了励磁用的集电环和电刷，在结构上大大简化。同时不但改善了电机的工艺性，而且电机运行的机械可靠性大为增强，寿命增加。
(2) EC风机缺点
价格高，制造工艺复杂
3、EC风机和普通风机比较
直流EC风机(采用电子换向技术)与普通交流风机(非电子转向控制型)结构的最大差异在于电机。直流电机与交流电机的不同在于：交流电机主要由定子，转子和轴承系统组成。而直流电机除此主要部分之外还有PC板安置其中。同时，直流电机转子是永磁体或磁条，并且利用电子元器件控制换相，解决了原本有刷电机的寿命缺陷。普通风机的交流电机的转子采用是矽钢片叠片，由于是非电子转向控制型，存在换向、励磁间隙等损耗。EC离心风机与普通离心风机的对比如下
表1 EC离心风机与普通离心风机的对比表
项目EC离心风机普通离心风机
工作原理工作原理同为离心风机的工作原理，但其利用脉宽调制的方式调速，可以实现无极调速，内部控制器可以根据周围环境温度调整其转速。工作原理同为离心风机的工作原理，但其其变压调速，是通过改变供电电压来调速，只能是几档。
电机直流无刷电机交流电机
优点高智能、高效率(整机能效比≥3.0)
寿命长、振动小、噪声低
可连续不间断工作，操作方便
EC风机性价比高。
结构紧凑、体积小价格便宜，稳定可靠。
缺点制造工艺复杂，价格高体积大、噪音大，效率低，调速不方便。
节能性比较节能，使用的电能仅仅是工业标准风机使用的电能的1/3无
表1 EC离心风机与普通离心风机的对比表
3.1 EC风机与普通风机的区别
(1)铜耗、铁耗方面
EC风机损耗小、效率高。普通交流电机的定子为线圈，转子为矽钢片叠片。而从结构上讲，直流电机转子为永磁体或磁条，定子为线圈。电流在通过线圈上产生磁场，旋转，同时在线圈和转子上也有发热。而同等功率的电机相比，EC直流电机的发热(或者损耗)相对较小，如下图3 AC交流风机与EC风机损耗对比图。
(2)同、异步电机方面
目前使用的交流电机均为异步电机，存在滑差，存在这部分损耗。而EC直流电机为同步电机，没有滑差，消除了感应电机转子铁心的转频损耗。
(3)调速方面
EC风机调速性能好、控制简单。与感应电机的变频调速相比，无刷直流电机的调速控制不但简单，而且具有更好的调速性能。在调速时，交流电机的效率明显降低，而直流电机的效率保持不变。
(4)功率因数方面
由于EC风机采用了无刷直流电机的励磁磁场不需要电网的无功电流，因此其功率因数远高于感应电机，无刷直流电机可以运行于1功率因数，这对小功率电机极为有利。无刷电机与感应电机相比不但额定负载时具有更高的效率和功率因数，而且在轻载时更具有优势。
4、 实例分析
现通过实例、实验对EC风机的节能等性能作进一步的验证。
4.1 实验分析
分别将一台某同一厂家直流风机(功率2.3kW)和一台某同一厂家交流风机(功率2.4kW)放入某机型的空调设备中，在试验室的试验台位上进行测试、比较。
(1)将两款风机全速运行，交、直流风机电功率及输出风量如下表2
设备机外静压直流/交流 风量(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、直流风机输出风量及功率功率表
结论1：根据上面表格得出当风机全速运行时，直流风机风量平均比交流风机大11%左右，直流风机功率平均比交流风机小10%左右。
(2) 将两款风机调速，在同等风量条件下，进行性能比较。其中直流风机调速70%，交流风机调整电压降至330V左右。如下表3
设备机外静压直流/交流 风量(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、直流风机同等风量输出功率表
结论2：根据上面表格得出当风机调速运行时，在相同风量条件下，直流风机功率平均比交流风机小33%左右。
(3)将两款风机调速，在等同功率条件下，进行性能比较。其中直流风机调速80%，交流风机调整电压降至250V左右，如下表4
设备机外静压EC /AC风量(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、直流风机等同功率 风量对比表
结论3：根据上面表格得出当风机调速运行时，在等同功率条件下，直流风机风量平均比交流风机大25%左右。
4.2 实例说明
现将两台制冷量同为70KW左右的两台空调运行数据进行比较分析如下表5
序号项目EC某品牌空调
1空调制冷量(kw)70.870.1
2风机形式EC风机交流无蜗壳离心风机
3风机功耗(kw)3.94.96
4全年运行时间(小时)365天×24365天×24
5全年运行耗电(kwh)34,16443,450
6节省电能(kwh)9,286/
7节能比例21.40%/
8风机全年运行电费(按￥1.50/kwh)51,246.0065,175.00
9每年风机运行节省电费( ￥)13,929.00/
10整机运行寿命内节省电费(按10年运行寿命)139,290.00/
表5 EC空调与普通空调运行分析表
从上述表格中，可以看出，采用EC风机，由于风机的能耗明显低于其他的风机，故而空调的运行成本明显下降，10年空调使用期内节省的电费将近可以购买一台空调。
5、 结束语
通信机房用电量绝大部分是来自出空调耗电(根据统计，每年通信机房的空调耗电约占整个机房耗电的45%~50%)，如何有效的提高通信机房空调的能效比，让机房空调更高效、更节能是我们长期以来重点关注的课题，EC风机技术的出现，让空调更高效、节能成为可能。
