中央空調節能設備（bèi）

　　█前言（yán）

　　中央（yāng）空調是現代（dài）大廈物業、賓（bīn）館、商場不可缺少的設施，它（tā）能帶給人們（men）四季如春，溫馨舒適的每一天，由於中央空調功率大，耗（hào）能大，加上設（shè）計上（shàng）存在（zài）“大馬拉小車”的現象（xiàng），支付中央空調所用電（diàn）費是用戶一項巨大的開支。因為季節的（de）變化、晝夜的變化、賓館酒樓客（kè）人入住率的變化、娛樂場所開放時間的變化等等，從而導致中（zhōng）央空（kōng）調係統（tǒng）對室內熱源吸收（shōu）量的變化，再加之工藝設計（jì）上電機功率設計有相當的富裕量，因此，存在明（míng）顯的節電空間。將變頻技術引入中央空調係統，保（bǎo）持室內恒溫，對（duì）其進行的（de）節能（néng）改造（zào）是降本增效的一條捷徑（jìng）。

　　█中央空調係統如圖1所示為一典型中央空調機組係統圖，主要由冷凍水循環係統、冷（lěng）卻水循環係統及主機三部分組成：

　　●冷凍水循環係（xì）統該部分由（yóu）冷凍泵（bèng）、室內風機及冷凍水管道等組成。從主機蒸發器流出的低溫冷凍水（shuǐ）由冷凍泵加壓送入冷凍水管道（出水），進入室內進行（háng）熱（rè）交換，帶走房間內的熱量，最後回到主（zhǔ）機蒸發器（回（huí）水）。室內風機（jī）用於將空氣吹過冷凍水（shuǐ）管道，降低（dī）空氣溫度，加（jiā）速室（shì）內熱交換（huàn）。

　　●冷卻水循環部分

　　該部分由冷卻泵、冷卻水管（guǎn）道、冷卻水塔及冷凝器等組成。冷（lěng）凍水循環係統進行室內熱交換的同時，必將（jiāng）帶走室內大量（liàng）的（de）熱能。該熱能（néng）通過主機內的冷媒傳遞（dì）給冷卻水，使冷卻水溫度升高（gāo）。冷卻泵將升溫後（hòu）的冷卻（què）水壓入冷卻水塔（出水），使之與大氣進行熱交換，降低溫度後再送回主機冷凝器（回（huí）水）。

　　●主（zhǔ）機主機部分（fèn）由壓縮機、蒸發器、冷凝器及（jí）冷媒（製冷劑）等組成，其工（gōng）作循環過程（chéng）如下：

　　首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。在冷凝過程中冷媒會釋放出大量熱能，這部分熱能（néng）被冷凝器中的冷卻水（shuǐ）吸收並送（sòng）到室外（wài）的冷卻（què）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流經蒸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。冷媒在蒸發（fā）器中不斷氣化，同時會吸收冷凍水中（zhōng）的熱量使（shǐ）其達到較低溫度。最後，蒸發器中氣化後的冷媒又變成了低壓氣體（tǐ），重新進入了壓縮機，如此循環往複。

　　█節能理論

　　●中央空調節能改造前的工況在中央空調係統設計時，冷凍泵（bèng）、冷卻（què）泵的電機（jī）容量是根據建築物的最大設計（jì）熱負荷選定（dìng）的，都留有（yǒu）一定設計餘量。由於（yú）四季（jì）氣候及晝夜溫差變化，中央空調工作時的熱負荷總是不斷變化。下圖2為一民用建築物的平均熱負荷情況：

　　█前言

　　中央空調是現代大廈物業、賓（bīn）館、商場不（bú）可缺少的設施，它能帶給人（rén）們四季如春，溫馨舒適的（de）每一天，由於中央空調功（gōng）率大，耗能大，加（jiā）上設計上存在“大馬拉小車”的現象，支付中央空調所用電費是用戶（hù）一項巨大的（de）開支。因（yīn）為季節的（de）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，從而導致中（zhōng）央空調係統對室內熱源吸收量的變化（huà），再加之工藝（yì）設計上電機功率設計有相當的富裕量，因此，存在（zài）明顯的節電空間。將變頻技術引入中央（yāng）空調係統，保持（chí）室（shì）內恒溫，對其進行的節能（néng）改（gǎi）造是降本增效的一條捷（jié）徑。

　　█中央空調（diào）係統（tǒng）

　　圖1所示為一典型中央空調機組係（xì）統圖，主要由冷凍水循環係統、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（dòng）泵、室內風機及冷凍水管道等組成。從主機蒸發器流出的低溫冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道（出水），進入室（shì）內進行熱交換，帶走房（fáng）間內（nèi）的熱量，最後回到主機蒸發器（回水（shuǐ））。室內風機用於將空（kōng）氣吹過（guò）冷凍水管道，降低空（kōng）氣溫度，加速室內熱交換。

　　●冷卻水循環部分

　　該部分由冷卻泵、冷卻（què）水管（guǎn）道、冷卻水塔及冷凝器等組成。冷凍（dòng）水循環（huán）係統進行（háng）室內熱（rè）交（jiāo）換的同時，必將帶走室內大量的熱能。該熱（rè）能通過主機內的冷媒傳遞給冷卻水，使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升溫後的冷卻水壓入冷卻水塔（出水），使之與大氣進行熱交換，降低溫度後再送回主機冷凝器（qì）（回水）。

　　●主機

　　主機部分由壓縮機、蒸發器、冷凝器（qì）及冷媒（製冷劑）等組成，其工作循環（huán）過程如下：

　　首先低壓氣態冷媒被壓縮機加壓（yā）進入冷凝器並逐（zhú）漸冷凝成高壓液體。在冷凝過程中冷媒會釋放出大量熱能，這部分熱能被冷凝器（qì）中的冷（lěng）卻（què）水吸收並送到室外的冷卻塔上（shàng），最終（zhōng）釋放到大氣中去。隨後冷凝器中的高壓液態冷媒在流經蒸發器前的（de）節流降壓（yā）裝置時，因為壓力的突變而氣（qì）化，形（xíng）成氣液混合物進入蒸發器。冷（lěng）媒（méi）在（zài）蒸發器中（zhōng）不斷氣化，同時會（huì）吸收冷凍水中的熱量使其達到較低溫（wēn）度。最後，蒸發器中氣化後的冷媒又（yòu）變成了低壓氣體，重新進（jìn）入了壓縮機，如此循環往（wǎng）複。

　　█節能理論

　　●中央空（kōng）調節（jiē）能改（gǎi）造前的工況

　　在中（zhōng）央空調係統（tǒng）設（shè）計時，冷凍泵、冷卻（què）泵的電機容量是根據建築物的最大設計熱負荷（hé）選定的，都留有一定設計餘量。由於四季氣候及晝夜（yè）溫差變化，中央空調工作時（shí）的熱負荷總（zǒng）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：

　　如上圖所示，該中央空調（diào）一年中負荷率在50%以下的時間超（chāo）過了全部運（yùn）行時間的50%。通常冷卻水管（guǎn）路的設計溫差為5～6℃，而實際應用表明大部分時（shí）間裏冷卻水管路的溫差僅為（wéi）2～4℃，這說明製冷所需的冷凍水、冷卻水流量通常都低於（yú）設計流量，這樣就形成了中（zhōng）央空調（diào）低溫差、低負荷、大工作流量的（de）工（gōng）況。

　　在沒有使用節能係統（tǒng）前，工頻供電下的水泵始終全速運行，管道中（zhōng）的供水流量隻能通過（guò）閥門或回流方（fāng）式調節，這必會產生（shēng）大量的節流及回流損失，同時也增（zēng）加了電機的負荷，白白消耗了許多電能。

　　中央空調水泵（bèng）電機的（de）耗（hào）電量約占中央空調係統總耗電（diàn）量的30-40%，故對（duì）其進行節能改造具有很明顯的（de）節能效（xiào）果。

　　●節能（néng）理論根據

　　由流體力（lì）學理論可知，離心式流體傳輸設備（如離心（xīn）式水泵、風機等）的輸出流量Q與其轉速n成正比；輸出（chū）壓力P（揚程）與其轉速n的平方成正比（bǐ）；輸出功率（lǜ）N與其轉速（sù）n的三次方成正比，用數學公式可表示為：

　　Q＝K1× n

　　P＝K2× n2

　　N＝Q × P＝K3× n3(K1、K2、K3為比例常數)

　　由上述原理可知，降低水泵的轉速，水泵的（de）輸出功率就可以下降（jiàng）更多。如將電機的供電頻率由（yóu）50Hz降為40Hz，則理論上，低頻40Hz與高頻50Hz的輸出功率之比為(40/50)3=0.512。

　　實踐證明，在中央空（kōng）調係統中接入變頻節能係統，利用變頻（pín）技術改變水泵（bèng）轉速來調節管道中的流量，以取代（dài）閥門調節及回流方式，能（néng）取得明顯的節能效果，一般節（jiē）電率都在30％以（yǐ）上。同（tóng）時變頻器的軟（ruǎn）啟動功能及平滑調速的特點可實現（xiàn）對中央空調的平穩調節，並（bìng）可延長機組及管組的使用壽命。

　　█節能方案分（fèn）析

　　中央空（kōng）調各循環水係統的回水與出水溫度之差，反（fǎn）映了整個係統需要進行的熱交換量。因此（cǐ），根據回水與出水的溫度差來控製循環水（shuǐ）的流量，從而控製熱交（jiāo）換的（de）速度，是首選的節能控（kòng）製方法（fǎ）。

　　●冷凍水循環係（xì）統

　　冷凍水的出水溫度是由主機的製冷效果決定的，通（tōng）常比較（jiào）穩定，因此冷凍回水溫度可以準確的（de）反映室內的熱負荷情況。由此，對於冷凍水（shuǐ）循環係統的節能改造，可以（yǐ）取回水溫度（dù）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（què）水循（xún）環係統

　　冷卻水循環係統同時受室（shì）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（xì）統的熱交（jiāo）換量，因此以（yǐ）出水與回水之間（jiān）的溫差作為控製室（shì）內溫度的依據（jù）是合（hé）理的節能方式。在外（wài）界環境溫度（dù）不變的情（qíng）況下，溫差（chà）大，說明（míng）室內熱負荷較大（dà），應提高冷卻泵的轉速，增大（dà）冷卻水循環的速度；相應的，溫差小則減小冷卻泵轉速。

　　●方案結構示意圖

　　根據上述（shù）分析，可得出整個節能工程結（jié）構示意圖如圖3所示：

　　由上圖（tú），該節能方案的基本思路為：

　　分別在主機蒸發器回水處、冷凝器出水及回水處安裝溫度傳感器，實時檢測管網的溫度，以模擬信號（0~10V或者4~20mA）反饋給變頻（pín）器，通過（guò）變頻器內置（zhì）的PID運算（suàn）輸出相應（yīng）的頻（pín）率指令後自動調節水泵轉速，從而調（diào）節各循環水的熱交換速度，最終實現對室內恒溫度的控製。需要特別說明的是，變頻器內部在設計上集成了（le）溫差反（fǎn）饋處理（lǐ）功能，係統無須另配專用控製（zhì）模（mó）塊。

　　機組

　　機（jī）型

　　常用數量

　　備用數量

　　總計數量

　　中（zhōng）央

　　空調

　　冷凍泵電機

　　45KW（380V）

　　2台

　　1台

　　3台

　　冷卻泵電（diàn）機

　　75KW（380V）

　　2台

　　1台

　　3台

　　該方案使用CHF100係列通用變（biàn）頻器，“市電”“節電”旁路需要另配電控櫃及電氣配件（jiàn）。

　　●變頻節能係統特點

　　1、變頻器界（jiè）麵為LED顯示，監控參（cān）數豐富；鍵盤布局簡潔、操作方便；

　　2、溫度/溫差傳感器為數字雙屏LED顯示，溫度（dù）參數設定方便，易於監控；

　　3、變頻器有過流、過載、過壓、過熱等（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（shuǐ）係統的正常運作（zuò）；

　　4、加裝變頻器後（hòu），電機具有軟啟動及（jí）無極調速（sù）功能，可使水泵和電機的機械磨損大為降低（dī），延長管組壽命；

　　5、  變頻器內部裝有大容量濾波電容，可有效提高用電設備的功率因數；

　　6、  該係統實（shí）現了對溫度的PID閉環調節，室內溫度變化平（píng）穩，人體感覺舒適。

　　█總結

　　將變（biàn）頻技術應用於中央空調係統，對提升中（zhōng）央空調自動化水平、降低能耗、減少對電網（wǎng）的衝擊、延長機械及管網的使用壽（shòu）命，都具有重（chóng）要的意義（yì）。