Danfoss變頻器在上海旗忠森林體育城網球中心的應用

　　上海旗忠森林體育城網球中心位于上海市西南部的閔行區馬橋鎮，基地距上海市中心約27公里。網球中心用地面積約為508畝。網球中心基地總建筑面積為85438平方米。基地容積率為0.187，建筑密度15.1%，綠化率46.1%，停車位993個。

圖1　上海旗忠森林體育城網球中心效果圖

　　比賽區內，設主賽場一座、室外網球場18片（其中10片為設有看臺的比賽用場地，另外8片為練習場地）。主賽場建筑面積30649平方米，地上四層，建筑物高度約40米，標高+24.09m以上為混凝土結構，屋頂為鋼結構、可開啟，其開啟方式仿佛上海市花白玉蘭的開花過程,為世界首創。主賽場可容納15000人，除設有一般觀眾席外，還設有貴賓席、記者席（約150個，其中60個席位有工作臺），殘疾人席位20-30席。主賽場另設有空中包廂24個，轉播室20間，高4米、寬10米的大屏幕2塊，其他諸如貴賓室、運動員休息室、會議室、更衣室、餐廳、信息處理中心、新聞發布廳等各類輔助用房若干。主賽場除能舉辦世界最高級別的網球比賽外，還可用于籃球、排球、乒乓球、體操等比賽，是一座具有世界一流水準的多功能比賽場館。

圖2　Danfoss變頻器在上海旗忠森林體育城網球中心安裝實例

　　在場館的AHU系統中，共有20多臺Danfoss VLT6000系列變頻器利用Metasys N2通訊協議來實現其對空調變風量的遠程控制，使系統的控制性能和應用的靈活性都得到了用戶的高度評價。現場實物如圖2所示。

Danfoss VLT6000系列在AHU系統中應用概述：

　　VLT6000系列變頻器是專為樓宇空調系統設計的變頻器，其通過變風量控制可以達到最好的節能效果，并同時為樓宇提供良好的舒適度。

　　下圖是與傳統的控制方法相比較得到的能量損耗示意圖，從圖3中可以看出，在80%的額定負載工作點上，在使用變頻器控制風扇的應用中，其耗能是最小的。　

圖3　不同控制方法的能量損耗

　　除了可以節約能源，在使用VLT6000系列變頻器后還有許多起他的優點：

　　1. 可以將變頻器安裝在風扇附近，這樣可以減少主控制面板的大小，并且可以使其安裝和調試簡化。并且在安裝完變頻器后，只需多安裝一個主開關和保險，其他的保護設備均可以省略掉。

　　2. 與樓宇控制系統完善的通訊功能，實現方便快捷的遠程控制;并具備完善的數字及模擬信號I/O接口，使各種參考量能方便快捷的被變頻器采集，從而得到完善的PID控制調節功能。

　　3. 可以使電機平穩的運行，可以進一步的減少由于電機操作所引起的環境噪聲，是室內和室外環境都得到改善。

　　4. 提供可靠的“飛車啟動”功能，這可以使變頻器監測到電機的運行方向和速度，并在得到下次啟動信號的時候，減少突然啟動對設備的沖擊，減少設備的磨損。

　　5. 自動能量優化功能（AEO），可以在電機運行在非滿載的條件下，調節磁化電流，從而使電機得到額外的5%-10%的能量節損。

　　6. 可以適時顯示電機電流、功率、壓力和溫度等值，這些參考值在AHU系統的控制中講起到重要的作用，而VLT6000系列變頻器可以在線的提供這些參數，為終端客戶的控制提供方便。

　　7. 通過內置的濾波環節，使變頻器對電網的影響達到最小。同時通過這個方式也可以進一步減小電機的噪音。

　　8. VLT6000可以通過MCT10設置各種參數和功能，減少調試時間;在調試完成后，可以將變頻器的參數保存在電腦中，為以后的故障診斷提供方便。

　　除了以上的特點以為，Danfoss VLT6000系列變頻器在各種不同的應用場合，還提供了各具特色的應用，例如在本案中，VLT6000就通過Metasys N2通訊協議與中央樓宇控制系統進行通信，從而實現集中控制。這個功能將在下節詳細討論。

VLT6000與Metasys N2：

　　Metasys N2是Johnson Controls公司所擁有的通訊協議結構（其基本結構框圖如圖4所示），而且，Johnson Controls 公司已經將其內部結構公開。而且在VLT6000系列中已經將其作為一種標準化的內部協議來提供給客戶。當使用Metasys N2時，可以使用FC Protocol或者是FLN來建立Johnson Controls的樓宇控制系統與VLT6000系列的RS485端口的連接。這樣就可以方便的讀寫所有的VLT中的參數，對其進行控制，其傳輸的最大波特率為9600。在建立連接的過程中，僅需設置2到3參數即可。而且主監控室的調試過程也得到了簡化，并方便檢修。

圖4　Metasys N2通信結構示意圖

　　使用Metasys N2 通信協議后，可以對整個系統的20多臺變風量風扇設備進行控制，使其控制簡化，并可以同時監控各個風扇的工作狀況。即節約了成本，也減少了控制和維護的人工費用，并可達到實時監控的目的，保證了整個場館的正常運轉。

　　圖5是變頻器端子的接線實物圖。非常的簡潔，不存在負載的連接。圖6是變頻器運行中的實時顯示圖。從此可見，通過簡單的接線與參數設置后，Danfoss VLT 6000系列變頻器可以非常好的適應HVAC系統的運行要求。

圖5　本案變頻器端子接線實物圖
　　　　　　　　　

圖6　本案參數設置實物圖

結論：

　　自上海旗忠森林體育城網球中心使用VLT6000進行變風量控制后，已經承辦了多次國際大型賽事，如大師杯網球賽、世界短池游泳賽等等。Danfoss VLT6000憑借其出色的控制性能以及良好的通訊功能，實現了場館的集中遠程控制，為大賽的順利舉辦提供了保證。希望在不遠的將來，可以在更多的場館與商業樓宇中使用Danfoss VLT6000變頻器來實現HVAC系統的自動控制，使其出色的節能效果與完善的通訊功能得到更充分的發揮。

References:

　　[1] – Marley Cooling Tower Company, “Cooling Tower Energy and Its Management”, Technical Report H-001A 1982

　　[2] – Danfoss, “Variable Speed Drive Applications in HVAC Systems”, Andrew Cooper, 2003 July.

　　[3] – Metasys Network Sales Resource Manual, Application Specific Controllers Section, Product Bulletin, Issue Date 0295