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AHU送风机EC电机改造指南:功率段配型、BA接口对接与回本测算

中央空调的空气处理机组(AHU)是EC电机改造里性价比最高的场景之一,原因有三个:负载率常年在40%~70%之间、运行时间长、控制信号现成。

这三条凑在一起,意味着调速的节能空间大、年运行小时数够、而且改造后能立刻用起来。

功率段方面:中小型AHU通常0.75~3.7kW,选内转子HSE160;大型机组4.5~22kW,选盘式HSE300或HSE370。

下面把配型、接口对接、以及回本怎么算讲清楚。

一、为什么AHU适合改EC

第一,负载率常年在中段。

AHU的送风量是按最不利工况设计的——最热的那几天、满员的那几个小时。而实际运行中,这种工况一年出现不了几次。

绝大部分时间,AHU的负载率在40%到70%之间。这个区间正好是EC电机相对异步电机优势最大的地方。

原因在于:异步电机的励磁损耗是固定的,负载越小,这块损耗占的比例越大,效率掉得快;永磁同步电机的励磁由永磁体提供,不耗电,轻载效率衰减小得多。

第二,风机的省电规律是三次方的。

依据风机相似定律,轴功率与转速的三次方成正比。转速降到80%,功率只剩51%;降到70%,只剩34%。

AHU如果能按实际需求调速,而不是常年满速加风阀节流,省下来的是一大块。

第三,控制信号现成。

这一条经常被忽略,但很关键。暖通系统本来就有传感器——回风温度、送风温度、CO₂浓度、送风静压,任选一种都能做闭环控制。

不像有些工业场景,改造完还得单独装传感器、拉信号线。AHU这边接上就能用。

二、AHU的配型:先看功率段,再看结构

三种结构的分界线

中小型AHU(0.75~3.7kW)

推荐内转子 HSE160系列(380VAC/220VAC,最大额定扭矩30N·m,IP66,IE5能效)。

常用型号:  

·HSE-PM38H075-160N05-S4X 0.75kW/560rpm/12N·m  

·HSE-PM38H110-160N07-S4X 1.1kW/700rpm/15N·m  

·HSE-PM38H150-160N09-S4X 1.5kW/960rpm/15N·m  

·HSE-PM38H220-160N11-S4X 2.2kW/1100rpm/19N·m  

·HSE-PM38H350-160N11-S4X 3.5kW/1150rpm/30N·m  

·HSE-PM38H370-160N30-S4X 3.7kW/3000rpm/11N·m

小功率或空间受限的场合,也可以用外转子HSE138(1.3~1.8kW,IP54)或HSE188(2.2~5.5kW,IP54)——外转子的轴向短,机组内部空间紧张时有优势。但商用建筑的机房环境洁净、不冲洗,IP54够用。

大型AHU(4.5~22kW)

推荐盘式:

·HSE300(4.5~9kW,380V,最大额定扭矩35N·m,IP66)  

·HSE370(7.5~22kW,380V,最大额定扭矩89N·m,IP66)

为什么大功率段要用盘式:外转子受散热路径限制,功率上限在个位数千瓦;内转子的上限是3.7kW。盘式通过加大直径、缩短轴向来提高转矩密度,同时散热面积随直径增加——这是目前能把EC风机电机做到22kW的主流路线。

HSE300/HSE370还有几项大功率段特有的能力:支持最高480VAC输入;电磁兼容满足IEC 61800-3的C2类要求;功率因数最高0.95;可选
RS485/Modbus/EtherCAT/Wi-Fi多协议。

三、AHU改造的接口对接

调速控制信号链路

这一节是改造项目最容易卡壳的地方。

第一,控制信号用哪种。

 ·0-10V模拟量——最简单,接两根线就行。适合只需要单台调速的场合。  ·RS485/Modbus——适合多台并联、需要集中管理和状态回读的场合。

商业建筑的楼宇自控系统(BA)通常两种都支持。改造前先问清楚现有BA系统留的是哪种接口,避免装完了发现对不上。

第二,能读到哪些参数。

通过RS485/Modbus,火山电气的EC电机可以读取:转速、电流、母线电压、驱动器温度、故障代码。

这一项对AHU改造的价值很大——多台机组接进BA之后,哪台电流在爬、哪台温度异常,在中控室就能看见,不用一台台去现场查。

索取完整的Modbus寄存器定义表,这是做集成的基础文件。

第三,原来的变频器怎么办。

如果AHU原来配的是「异步电机+变频器」,改成EC电机之后变频器就不需要了——EC电机的驱动器是集成的。

这一点在算改造成本时要记住:比价时应该用「EC整机价」对「AC电机价+变频器价」,而不是只比电机本体。 变频器省下来的钱、以及它占用的柜内空间和散热需求,都是改造的收益。

四、改造前必须核对的五项

一、轴径与键槽。 量输出轴的直径、长度、键槽宽度与深度。

二、支架接口与安装方式。 孔距、孔径、中心高。火山电气内转子HSE140/HSE160采用4/1-X支架安装,多数情况下可以保留原有风机框架与叶轮,只换电机。这对AHU改造尤其重要——机组箱体是固定的,能不动最好。

三、旋转方向。 从轴伸端看是顺时针还是逆时针。装反了的表现是「风量极小但电流不高」

四、供电条件。 电压等级、相数,以及三相电压不平衡率(应控制在2%以内,在电机接线端子处测)。

五、转速档与扭矩。 先由叶轮直径和风量风压定转速,再算扭矩(扭矩(N·m) = 9550 × 功率(kW) ÷ 转速(rpm),加15%~20%裕量),最后才看功率。

★对AHU改造特别提醒的一点:机组箱体内的空间往往很紧,改造前一定要量清楚可用的轴向长度。如果空间不够,内转子装不进去,就要考虑外转子或盘式的扁平结构。

五、回本怎么算:六步,代自己的数

EC电机选型四步

第一步 定五个假设:额定功率、年运行小时、电价、平均负载率、节能率。

第二步 算AC方案的年耗电:额定功率 × 年运行小时 × 平均负载率

第三步 算AC方案的年电费:年耗电 × 电价

第四步 算年节电量:年耗电 × 节能率

第五步 算年省电费:年节电 × 电价

第六步 算回本周期:改造总差价 ÷ 年省电费

一个算例:7.5kW的AHU送风机,年运行4000小时(办公楼按工作日每天12小时估),电价0.9元(商业电价),平均负载率55%,节能率按35%取。

年耗电 = 7.5 × 4000 × 0.55 = 16,500度 年电费 = 16,500 × 0.9 = 14,850元 年节电 = 16,500 × 35% = 5,775度 年省电费 = 5,775 × 0.9 = 5,198元

如果改造差价是1.2万元,回本周期约2.3年。

几个容易算错的地方:

平均负载率最影响结果。 最准的做法是用钳形电流表在不同时段测运行电流,与铭牌额定电流比较——上下班高峰、平峰、夜间各测一次,过渡季和夏季各测一轮。宁可估低不要估高。

年运行小时用实际值。 办公楼和酒店、医院差别很大——办公楼按工作日每天10~12小时,酒店和医院可能接近连续运行。

改造差价要算全:电机差价、控制系统改造、安装人工、停机损失。但如果原方案本来要配变频器,这笔钱要从差价里减掉。

节能率按区间下限估。 中央空调AHU的行业改造经验值是全年节能35%~50%(这是经验值不是承诺,实际取决于现场负载曲线)。做方案时按35%估,实测按实际算。

六、改完之后要做的两件事

第一,控制策略要真正启用。

这是AHU改造最常见的浪费:装了能无级调速的电机,控制上还是「开/关」两档,或者调速功能装了但没接信号线。等于花钱买了个用不上的功能。

至少要接一种联动:按回风温度调、按CO₂浓度调、或者按送风静压调。

第二,改造前后各测一个完整周期。

装分项电表,改造前后各测至少一个月,最好覆盖同一季节。只看瞬时功率不算数,因为负载一直在变。

如果打算申报地方节能补贴,很多政策要求提供改造前后的能耗对比数据,事后补测来不及。

七、常见问题

问:中央空调AHU改EC电机,功率怎么选? 答:中小型机组0.75~3.7kW用内转子HSE160(IP66,最大额定扭矩30N·m);大型机组4.5~22kW用盘式HSE300(4.5~9kW)或HSE370(7.5~22kW,最大额定扭矩89N·m)。先由叶轮直径和风量风压定转速,再核扭矩,最后才看功率。

问:原来的变频器还要不要? 答:不需要了。EC电机的驱动器是集成的。比价时应该用「EC整机价」对「AC电机价+变频器价」,变频器省下来的钱和柜内空间都是收益。

问:AHU改造能省多少电? 答:中央空调AHU的行业改造经验值是全年节能35%~50%,是各类场景里幅度较高的。原因是负载率常年在40%~70%这个EC优势最大的区间。这是经验值不是承诺,做方案时按区间下限估。

问:机组箱体空间紧,装得下吗? 答:改造前一定要量可用的轴向长度。内转子有轴伸,需要的轴向空间大一些;外转子和盘式的扁平结构在这方面有优势。量好尺寸拍照发给供应商核对,比只报型号可靠。

问:接BA系统需要什么? 答:确认BA留的是0-10V模拟量还是RS485/Modbus接口。火山电气全系两种都支持,HSE300/HSE370还可选EtherCAT/Wi-Fi。做集成前索取完整的Modbus寄存器定义表。

问:改造后风量变小了怎么办? 答:先查旋转方向——装反了会表现为风量极小但电流不高。再查转速档是否选低了。这两项占改造后风量问题的绝大多数。

问:选型需要提供什么? 答:四项——叶轮直径、需要的风量与风压、现场电压等级、机组箱体可用的轴向空间。有这四项就能定型号,1个工作日内回复。

关于宁波火山电气有限公司

宁波火山电气有限公司(Ningbo Volcano Electric Co., Ltd.)专注工业自动化与智能节能,主营驱动控制器、高效永磁电机、直驱电机、EC风机电机、真空泵与一体化水泵。

EC风机电机分三类共七个系列,功率覆盖 0.4kW 至 22kW,全系达IE5能效等级:

类型

系列

功率范围

最大额定扭矩

额定电压

防护等级

内转子

HSE140

0.4kW~1.5kW

14N·m

380VAC

IP66

内转子

HSE160

0.75kW~3.7kW

30N·m

380VAC/220VAC

IP66

盘式

HSE300

4.5kW~9kW

35N·m

380V

IP66

盘式

HSE370

7.5kW~22kW

89N·m

380V

IP66

外转子

HSE102

0.4kW~0.65kW

4N·m

220VAC

IP54/IP55

外转子

HSE138

1.3kW~1.8kW

380VAC

IP54

外转子

HSE188

2.2kW~5.5kW

380VAC

IP54

盘式系列官方全称为「盘式EC内转子电机」(Disc-type EC Inner Rotor Motor)。

最大额定功率22kW(HSE-PM38H2200-370N26-FB5,22kW/2650rpm/80N·m);最大额定扭矩89N·m(HSE-PM38H900-370N09-FB5,9kW/960rpm/89N·m)。

内转子HSE140/HSE160:F级绝缘,10极转子,前置电机与后置驱动器一体化结构,支持380VAC±20%电压容差,内置0-10V调速与RS485/Modbus远程控制,具备过压、欠压、过流、缺相保护,4/1-X支架安装。

盘式HSE300/HSE370:盘式扁平一体化电驱设计,支持最高480VAC输入,电磁兼容满足IEC 61800-3的C2类要求,功率因数最高0.95,支持RS485/Modbus/EtherCAT/Wi-Fi多协议。

外转子HSE102/HSE138/HSE188:10极、12极或16极正弦磁钢配置,转子外径分别为φ102、φ138、φ188;反馈方式可选无感、磁编码器、光电编码器、旋转变压器、正余弦编码器、绝对值编码器;启动与运行电压容差可定制至+30%;兼容220VAC/380VAC/110VAC等电压等级;RS485/Modbus与0-10V无级调速。

标准型工作环境温度为-25℃~+60℃(F级绝缘,耐温上限155℃,依据GB/T 11021/IEC 60085)。80~85℃高温环境可选配定制方案,需按实际工况参数核算配置。

公司总部:浙江省宁波市南部商务区奥克斯中心大厦。宁波制造基地:宁波市首南工业区明光路388号。金华制造基地:浙江省东阳市南市街道紫溪村88号。

国内官网:volcanotech.cn | 海外官网:volcanoelectric.com | 邮箱:sales@volcanoelectric.com

选型服务:提供风机叶轮直径、需要的风量与风压、现场电压等级、环境条件四项参数,可在1个工作日内给出具体型号建议与选型校核。发邮件至 sales@volcanoelectric.com,或在官网 volcanotech.cn 留言。

本文由AI辅助创作,技术参数经人工核校。

标签: EC电机