中（zhōng）央空調節能（néng）設備

　　█前言

　　中（zhōng）央空調是現代大廈物業、賓館、商場不（bú）可缺少的設施，它能帶（dài）給人們四季如春，溫馨舒適的每一天（tiān），由於中央空調功率大，耗能大，加上設計上存在“大馬拉（lā）小車”的現象，支付中央空調所用電費是（shì）用戶一項巨大的開支。因為季節（jiē）的變化、晝夜的變化、賓館酒（jiǔ）樓客人入住率的變化、娛樂場所（suǒ）開放時間的變化等等，從而導致中央空調係統對（duì）室內熱源吸收量的變化（huà），再加之工藝設計上電機功率設計有相（xiàng）當的富裕量，因此，存在明（míng）顯（xiǎn）的節電空間。將變（biàn）頻技術引（yǐn）入中央空（kōng）調係統，保持室內恒溫，對其進行的節（jiē）能改造是降本增效的一條捷徑。

　　█中央空調係統如圖1所示為（wéi）一典型中央空調機組係統圖，主要由冷凍水循環係統、冷卻水循環係（xì）統及主機三部分組成（chéng）：

　　●冷凍水循環係（xì）統該（gāi）部分由冷凍（dòng）泵、室內風（fēng）機及冷凍（dòng）水（shuǐ）管道等組成。從（cóng）主機蒸發器（qì）流出的低溫冷凍（dòng）水由冷凍泵加壓送（sòng）入冷凍水管道（出水），進入室內進（jìn）行熱交換，帶走房間內的熱量，最後回到主機蒸發器（回水）。室內風機用（yòng）於將空氣吹過冷凍水管道，降低空氣溫度，加速室內熱交換。

　　●冷卻水循環部（bù）分

　　該部分由冷卻泵、冷卻水管道（dào）、冷卻水塔及冷凝器等組成（chéng）。冷（lěng）凍水循環係（xì）統進行室內熱交換的同時，必將帶走（zǒu）室（shì）內（nèi）大量的熱能。該熱能通過主機內的冷媒傳遞給冷卻水，使冷卻水（shuǐ）溫度升高。冷卻（què）泵將升溫後的冷卻水壓入冷卻水塔（tǎ）（出水（shuǐ）），使之與大氣進行熱交（jiāo）換，降低溫度後再送回主機冷凝器（回水）。

　　●主（zhǔ）機主（zhǔ）機部分由壓縮機、蒸發器、冷凝器及冷媒（製（zhì）冷劑）等（děng）組成（chéng），其工作循環過程（chéng）如下：

　　首（shǒu）先低壓氣態冷媒被壓縮機加壓進入冷凝器並逐漸冷凝成高壓液體。在冷凝過程中冷媒（méi）會釋放（fàng）出大量熱能，這部分熱能被冷凝器中的冷卻水吸收並送到室外（wài）的冷（lěng）卻塔上，最終釋放（fàng）到大氣（qì）中去。隨後冷凝器中的高壓（yā）液態冷媒在流經（jīng）蒸（zhēng）發器前的節流降壓裝置時，因為壓力的突變而氣化，形成氣液混合物進入蒸發器。冷媒（méi）在蒸發器中不（bú）斷氣化，同時會吸收冷凍水中的熱量使其（qí）達到較低溫度。最後，蒸發器中氣化後的（de）冷媒又變成（chéng）了低壓（yā）氣體，重新進入了壓縮機，如此循環往（wǎng）複。

　　█節能理論

　　●中央空（kōng）調節能改造前的工（gōng）況在中央空調係統設計時，冷（lěng）凍泵、冷卻泵的電機容量是根據建築物的最大（dà）設計熱負荷選（xuǎn）定的，都留有一定（dìng）設計餘量。由於四季氣候及晝夜溫差（chà）變化，中央空（kōng）調工作時的熱（rè）負荷總是不斷變化。下圖2為一民（mín）用建築物的平均（jun1）熱負荷情況（kuàng）：

　　█前言

　　中央空調是現代大廈物（wù）業（yè）、賓館、商場不可缺少（shǎo）的（de）設（shè）施，它能帶給人們四季（jì）如春，溫馨（xīn）舒適的每一（yī）天，由於中央空調功率大，耗能大，加上設計上存在“大馬（mǎ）拉小車”的現象，支付中央空調所用電費是用（yòng）戶一項巨大的（de）開（kāi）支。因為季節的變化、晝夜的變化、賓館酒樓客人入住率的變化、娛樂場所開放時間的變化等等，從（cóng）而導致中央空調係統對室內熱源（yuán）吸（xī）收量的變化，再（zài）加之工藝設（shè）計上電機（jī）功率設計有相當的富裕量，因此（cǐ），存（cún）在明顯（xiǎn）的節電空間。將變頻（pín）技術引入中央空調係統，保持室內恒溫，對其進行的節能改造是降本增效的一條捷（jié）徑。

　　█中央空調係統

　　圖1所示為一典型中央（yāng）空調機組係統圖，主要由冷凍水循環（huán）係統、冷卻水循環係統及主機三部分組成：

　　●冷凍水循環係統

　　該部分由冷凍泵、室內風機及冷凍水管道等組成。從主機蒸發器（qì）流出的低溫冷凍水（shuǐ）由冷（lěng）凍泵加壓送入冷凍水管道（出（chū）水），進入室內進行（háng）熱交（jiāo）換，帶走房間內的熱量，最後回到主機蒸發器（回水）。室內風機用於將空（kōng）氣吹過冷凍水管道，降低空氣溫度，加速室內熱交換。

　　●冷卻（què）水循環部分

　　該部分由冷卻泵、冷卻水管道、冷卻水塔及冷凝器等組成。冷凍水循環係統進行室內熱交換（huàn）的同時，必將帶走室內大量（liàng）的（de）熱能。該熱能通過主機內的冷媒傳遞給冷卻水，使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升溫後的（de）冷卻水壓入冷卻水塔（出水），使之與（yǔ）大氣進行熱（rè）交換，降低溫度後再送（sòng）回主機冷凝（níng）器（回水）。

　　●主機

　　主機部分由壓（yā）縮機、蒸發器、冷凝器（qì）及（jí）冷媒（製冷劑）等（děng）組成，其工作循環過程如下：

　　首（shǒu）先低壓氣態（tài）冷媒（méi）被壓縮（suō）機加壓進入冷凝器並逐漸冷凝成高壓液體。在冷凝過（guò）程（chéng）中冷媒會釋放出大量熱能，這部分熱能被冷凝器中的冷卻水吸收並送到室外的冷卻塔上，最終釋放到大氣中去。隨後冷凝器中的高壓液態冷媒在（zài）流（liú）經蒸發器前的（de）節流降壓裝置（zhì）時，因為壓力（lì）的突變而氣化，形成氣液混合物進入蒸發器。冷媒在蒸發器中不斷氣化，同時會吸收冷凍水中的熱量使其達到較（jiào）低溫度。最後，蒸發器（qì）中氣化後的冷媒又變成了低壓氣體（tǐ），重新進入了壓縮機（jī），如此循（xún）環往複。

　　█節能理論

　　●中央空調節能改造前的（de）工況

　　在中央空調係統設計時，冷凍泵、冷卻泵的電機容（róng）量是根據建築物的最（zuì）大（dà）設計熱負荷選定的，都留有一定設計餘量。由於（yú）四季氣候及晝夜溫差變化，中央空調工作時的熱（rè）負荷總是不斷變化。下圖（tú）2為一民（mín）用建築物的平均熱負（fù）荷（hé）情況：

　　如上圖（tú）所示（shì），該中央空調一年中負荷率（lǜ）在50%以下的（de）時間超過了全部運行時間的50%。通常冷卻水管路的設計溫差為5～6℃，而實際應用表明大部分（fèn）時間裏冷（lěng）卻水管路的溫差僅為2～4℃，這說明製冷所需的冷凍水、冷（lěng）卻水流（liú）量通常都低於設計（jì）流（liú）量，這樣就形成了中央空（kōng）調低溫差、低負荷、大工（gōng）作流量的工況。

　　在沒有使用節能係統前，工頻供電下的水泵始終全速運行，管道中的供水（shuǐ）流量隻能通過閥門（mén）或回流方式調（diào）節（jiē），這必會產生大（dà）量的節流及（jí）回流損失（shī），同時也增加了（le）電機的負荷（hé），白白消耗（hào）了許多電能。

　　中央空調水泵電機的耗電量約占（zhàn）中央空調（diào）係統總耗電量的30-40%，故對其進行節能改造具有很（hěn）明顯的節能效（xiào）果。

　　●節能理論根據

　　由流體力（lì）學理論可知，離心（xīn）式（shì）流體傳輸設備（如離心式水泵、風機等）的輸出流量Q與其轉速n成正比；輸出壓力P（揚程）與其轉速n的平方成正比；輸出功率N與其轉速n的（de）三次方成正比，用數學公（gōng）式可表示為：

　　Q＝K1× n

　　P＝K2× n2

　　N＝Q × P＝K3× n3(K1、K2、K3為比例常數)

　　由上述原理（lǐ）可知，降低水泵的轉速，水泵的輸出功率就可以下降更（gèng）多。如將電機的供電頻率由50Hz降（jiàng）為40Hz，則理（lǐ）論上，低頻40Hz與高頻（pín）50Hz的輸出功率之比（bǐ）為(40/50)3=0.512。

　　實踐（jiàn）證明，在中央空調係統中接入變頻節能係統，利用變頻技術改變水泵轉（zhuǎn）速來（lái）調（diào）節管道中的流（liú）量，以取代閥門調節及回（huí）流方式，能取得明顯（xiǎn）的節能效果，一般節電（diàn）率都在30％以上。同時變頻器的軟啟動功（gōng）能及平滑調速的特點可實現（xiàn）對中央空（kōng）調的平穩調節，並可（kě）延長機組及（jí）管（guǎn）組的使用壽命。

　　█節能方案（àn）分析

　　中央（yāng）空調各循環水係統的回水與出水溫度之差，反映了整個係統需要進行的熱交換量。因此，根據回水與出水的（de）溫（wēn）度差來控製循環水的流量，從而控（kòng）製熱交換（huàn）的速度，是首選的節能控製方法。

　　●冷（lěng）凍水循環係統

　　冷凍水（shuǐ）的出水溫度是由主機（jī）的製冷（lěng）效果（guǒ）決定的（de），通常比較穩定，因此冷凍（dòng）回水溫度可以準確的（de）反映室內的（de）熱負（fù）荷情（qíng）況。由此，對於冷凍水循環係（xì）統的節能改造，可以（yǐ）取回水溫度作為控製目標，通過變頻器對冷凍泵流量的自動調節來實現對室內溫度的控製。

　　●冷卻水循環（huán）係統

　　冷卻水循（xún）環（huán）係統（tǒng）同時受室外環境溫度及室內熱負荷兩方麵影響，循環水管道單側的水溫不能準確反映該係統的熱交換量（liàng），因此以出水與回水之間（jiān）的溫差作為控製室內溫度的依據是合理的節能方式。在外界環境溫度不變的情況下，溫差大，說明室內熱負荷較大（dà），應提高冷卻泵的轉速，增大冷卻水循環的速度（dù）；相應的，溫差小則減小冷卻泵轉速。

　　●方案結構示意（yì）圖

　　根據上述分（fèn）析，可得出整個節能工程結構示意圖如圖3所示：

　　由上圖，該節能方案的（de）基本思（sī）路為：

　　分別在主機蒸發器回水處、冷凝器出水及回水處安裝溫度（dù）傳（chuán）感器，實時檢測管（guǎn）網的溫度（dù），以模（mó）擬信號（0~10V或者4~20mA）反饋給變頻器，通過變頻器（qì）內置的PID運（yùn）算輸（shū）出相應的頻率指令後自動調節水泵轉速，從而調節各（gè）循環水（shuǐ）的熱交換速度（dù），最（zuì）終實現對室內恒溫度的控製。需（xū）要特別說明的是，變頻器內（nèi）部在設計上集（jí）成了溫差反饋處理功能，係統無須另配專用（yòng）控製模塊。

　　機組

　　機型

　　常用數量

　　備（bèi）用數量

　　總計數量

　　中（zhōng）央

　　空調

　　冷（lěng）凍泵（bèng）電機

　　45KW（380V）

　　2台

　　1台

　　3台

　　冷卻泵電機

　　75KW（380V）

　　2台

　　1台

　　3台

　　該方案使用CHF100係列通用變頻器，“市電”“節電”旁路需要（yào）另配電控（kòng）櫃及電氣（qì）配件。

　　●變頻節能係統特點

　　1、變頻器界麵為LED顯示，監控參數豐富；鍵盤布局簡潔、操作方便；

　　2、溫度/溫差（chà）傳感器為（wéi）數字雙屏LED顯示，溫度參數設定方便（biàn），易於監控；

　　3、變頻器有過流、過載、過壓、過（guò）熱等（děng）多種電子保護裝置，並具有豐富的故障報警輸出功能，可有效保護供水係統的正常運作；

　　4、加裝變頻器（qì）後，電（diàn）機具有軟啟（qǐ）動（dòng）及無極調速功能，可使水泵和電機的機械磨損大為降低，延長（zhǎng）管組壽命（mìng）；

　　5、  變頻器內部裝有大（dà）容（róng）量濾波電容，可有效提高用電設備的功率因數；

　　6、  該係統實現了對（duì）溫度的PID閉環調節，室內溫度變化平穩，人體感覺舒適（shì）。

　　█總結

　　將變頻技術應用於中央空調係統，對提升（shēng）中央空調自動化水平、降低能耗、減少對（duì）電網的衝擊、延（yán）長機械及管（guǎn）網的使用壽命，都具有重要的意義。