中央空調節能設備（bèi）

　　█前言

　　中央空調是現代大廈物業、賓（bīn）館、商場不（bú）可（kě）缺少的設施，它能帶給人們四季如（rú）春（chūn），溫（wēn）馨舒適的（de）每一天，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（diào）所用電費是用（yòng）戶一項巨（jù）大（dà）的開支。因為季節的變化、晝（zhòu）夜的變（biàn）化、賓館酒樓客人入住率的變化、娛樂（lè）場所開放時間的變化等等，從而導致中央空調係統對室內熱源吸（xī）收量的變化，再加之工藝設計（jì）上電機功率（lǜ）設計有相當的富裕量，因此，存在明顯的節電空間。將變頻技術引入中央空調係（xì）統，保持室內恒溫（wēn），對（duì）其進行的節能改造是降本增效的一條（tiáo）捷徑。

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

　　●冷凍水循環係統該（gāi）部分由冷凍泵、室內風機及冷凍水管道（dào）等組成。從主機（jī）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），進入室內進行熱交換，帶走（zǒu）房間（jiān）內的熱量，最後回到主（zhǔ）機蒸發器（回水）。室內風機用於將空氣吹過冷凍水管道，降低空氣溫度，加速室內熱交換。

　　●冷卻水循環部分

　　該（gāi）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（jìn）行室內熱（rè）交換的同時，必（bì）將帶走室內大量的熱能。該熱能通過主機內的冷媒傳遞（dì）給冷卻水（shuǐ），使冷卻（què）水（shuǐ）溫度升（shēng）高。冷卻泵將升（shēng）溫後的冷卻（què）水壓入冷卻水塔（出水），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）。

　　●主機主機部分由壓縮機、蒸發（fā）器、冷凝器及冷媒（製冷劑）等組成，其工作循環過程如下：

　　首先低壓氣（qì）態冷媒被壓縮機加壓進入冷凝器並逐漸（jiàn）冷凝成高壓液體。在（zài）冷凝過程中冷媒會釋放（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的（de）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（lì）的突變而氣化，形成氣（qì）液（yè）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（dòng）水中的熱（rè）量使其達到較低（dī）溫度。最後，蒸發器中氣化後（hòu）的冷媒又（yòu）變成了低壓氣體，重新進入了壓縮機，如此循環（huán）往複。

　　█節能理論

　　●中央空（kōng）調節能改造前的工況在中央空（kōng）調係統設計時，冷凍泵、冷卻泵的電機容量（liàng）是根據（jù）建築物的最大設計熱負（fù）荷選定的，都留有一定設計餘（yú）量（liàng）。由（yóu）於四季氣候及晝夜溫差變化，中央空調工（gōng）作時的熱（rè）負荷總是不斷變（biàn）化。下圖2為（wéi）一民用建築物（wù）的平均（jun1）熱負荷情況：

　　█前言

　　中央空調是現代大廈物業（yè）、賓館、商場不可缺（quē）少的設施（shī），它能帶給人們四季如春，溫馨舒適的每一天，由於中央空（kōng）調功率大，耗（hào）能大，加上設計上存在“大馬拉小車”的現象（xiàng），支付中央空調所用電費是用戶一（yī）項巨大的開支。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（jiān）的變化等等，從而（ér）導致（zhì）中央（yāng）空調係統對室內熱源吸收量的變化，再加（jiā）之工（gōng）藝設計上電機功（gōng）率設計（jì）有相當的富裕量，因此，存在明顯的節電空間。將變頻技術引入中央空（kōng）調係統，保（bǎo）持室內恒溫，對其進行（háng）的節（jiē）能改造是降本增效的一（yī）條捷徑。

　　█中央（yāng）空調係統

　　圖（tú）1所示為一典型中（zhōng）央空調機組係統圖，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

　　該部分由冷凍泵（bèng）、室內風機及（jí）冷（lěng）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（guǎn）道（出水），進入室內進行熱交換，帶走房間內的熱（rè）量，最後回到主機蒸發器（回水）。室內風機用於將（jiāng）空氣吹過冷凍水管道，降（jiàng）低空（kōng）氣溫度（dù），加速室內熱交換（huàn）。

　　●冷卻水循環部分

　　該部分由冷卻泵（bèng）、冷卻水管道（dào）、冷（lěng）卻水塔及冷凝器等組成。冷凍水循環係統進行室內（nèi）熱交換的同時，必將帶（dài）走室內大量的（de）熱能。該（gāi）熱能通過主機內的冷媒傳遞（dì）給冷卻水，使冷卻水溫（wēn）度升（shēng）高。冷卻泵將（jiāng）升溫後的冷卻水壓入冷卻水塔（tǎ）（出水），使之與大（dà）氣進（jìn）行熱交換，降低溫度後再送回主機冷凝（níng）器（回水）。

　　●主機

　　主機部分由壓縮機、蒸（zhēng）發器、冷凝器及冷媒（méi）（製冷劑）等組成（chéng），其工作循環過程如下：

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

　　█節（jiē）能理論（lùn）

　　●中央空調節能改造前的工況

　　在（zài）中央空調係統設計（jì）時，冷凍泵、冷卻泵的電機容量是根（gēn）據（jù）建築物的最大設計熱負荷選定的（de），都留有（yǒu）一定設計餘（yú）量。由於四（sì）季氣候及晝夜溫差變化，中央空調工作時的熱負荷總是不斷（duàn）變化。下圖2為一民用建築物（wù）的（de）平均熱負荷情況：

　　如上（shàng）圖所示，該（gāi）中央空調（diào）一年中負荷（hé）率在50%以下的（de）時間超（chāo）過了全部運（yùn）行時間的50%。通（tōng）常冷（lěng）卻水管路的設計（jì）溫差為5～6℃，而實際應用表明大部分時間裏冷卻水管路的溫差僅為2～4℃，這（zhè）說明製冷所需的冷凍水、冷卻水流量通常都低於設計（jì）流量（liàng），這樣就形（xíng）成了（le）中央空調低溫差、低負荷、大工作流量的（de）工況。

　　在沒有使用節能係統前，工頻供電（diàn）下（xià）的水泵始終全速運行，管道（dào）中（zhōng）的供水（shuǐ）流量隻能通過閥門或回流方式調節，這必（bì）會產生大量的（de）節流及（jí）回流損失，同時（shí）也增加了電機的負荷，白白消耗了許多電能。

　　中央空調水泵電機的耗電量約占中央空調係統（tǒng）總耗電量的30-40%，故對其進（jìn）行節（jiē）能改造具有很明顯的節能效果。

　　●節能理論根據

　　由流體力學理論可知，離心式（shì）流體傳輸設備（如離心（xīn）式水（shuǐ）泵、風機等）的輸出流（liú）量Q與其（qí）轉速（sù）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的三（sān）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（zhuǎn）速（sù），水泵的輸出功率就可以下降更多。如將電機的供電頻率由50Hz降為40Hz，則理論上，低頻40Hz與高頻50Hz的輸（shū）出（chū）功率之比為(40/50)3=0.512。

　　實踐證明，在（zài）中央空調係統中接入變頻節能係統，利用變頻技術改變（biàn）水泵轉速來調節（jiē）管道中的流量，以（yǐ）取代閥門調（diào）節及回流（liú）方式，能取得明顯的節能效果，一般節電率都在30％以上。同時變（biàn）頻器的軟啟動功能及平（píng）滑調速的特點可實現（xiàn）對中央（yāng）空調的平穩調節，並可延長機組及管組（zǔ）的使用壽命。

　　█節能（néng）方案分析

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

　　●冷凍水（shuǐ）循環係統

　　冷凍水的出水溫度是由主機的製冷效果決定的，通常比較（jiào）穩定，因此冷凍回水溫度可以（yǐ）準確的（de）反映室內（nèi）的熱負荷情況。由此（cǐ），對於冷凍水循環係統的節能（néng）改造，可（kě）以取回水溫度作為控製目標，通過變頻（pín）器對冷凍（dòng）泵流量的自（zì）動調節來實現對室內溫度的控製。

　　●冷卻水循環係統

　　冷卻水循環係統同時受室外環境溫（wēn）度及室內熱負荷（hé）兩方麵影響，循（xún）環水管道單側的水溫不（bú）能準確反映該係（xì）統的（de）熱交換（huàn）量，因此以出水與回水之間的（de）溫差作為（wéi）控製室內（nèi）溫度的（de）依據是合理（lǐ）的節能方式。在外界環境溫（wēn）度（dù）不變（biàn）的情況下，溫差大（dà），說明室內熱負荷較大，應提高冷卻泵的轉速，增（zēng）大冷（lěng）卻水循（xún）環的速度；相應的，溫差小則減小冷（lěng）卻泵轉速。

　　●方案結構示意圖

　　根據上述分析，可得出整個節能工程結構（gòu）示（shì）意圖如圖3所示：

　　由上圖，該節能方案的基本思（sī）路為：

　　分別在主機（jī）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（cè）管網的溫度（dù），以模（mó）擬信號（hào）（0~10V或者4~20mA）反饋給變（biàn）頻器，通過變頻（pín）器內（nèi）置的PID運算輸出相應的頻率指令後自動調節水（shuǐ）泵轉速，從而調節各循環水的（de）熱交換（huàn）速度，最終實現對室內恒溫度的控製。需要特別（bié）說明的是，變頻器內部在設計上集成了（le）溫差反饋處理功能，係統無須另（lìng）配專用控製模塊。

　　機組

　　機型

　　常用數量

　　備用數量

　　總計數量

　　中央

　　空調

　　冷凍泵電機

　　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（biàn）頻器，“市電”“節電”旁路需要另配電（diàn）控（kòng）櫃及（jí）電氣配件。

　　●變頻節能係（xì）統特點

　　1、變頻器（qì）界（jiè）麵為LED顯示，監控參數豐富；鍵盤布局簡潔、操作方（fāng）便；

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

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

　　4、加裝變（biàn）頻器後，電機（jī）具有軟啟動（dòng）及無極調速功能，可使水泵（bèng）和電機的機械磨損大為降低，延長管（guǎn）組壽（shòu）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、  該係統實現了對（duì）溫度的PID閉環調節，室內溫度變（biàn）化平穩，人體感覺舒適。

　　█總結

　　將變頻技術應用於中央空調係統，對提升中央空調（diào）自動化水平、降低能耗、減少對電（diàn）網（wǎng）的（de）衝擊、延長機械（xiè）及管網的使用（yòng）壽命，都具有重要的意義。