中央空調節能設備（bèi）

　　█前言

　　中（zhōng）央空調是現代大廈物業、賓館、商場不可缺少的設施，它能帶給（gěi）人們四（sì）季如春，溫馨舒適的每一天，由於中（zhōng）央空調功率大，耗能大，加（jiā）上設計上存（cún）在“大馬拉（lā）小（xiǎo）車”的現象，支付中央（yāng）空調所用電費是用戶一項巨大的開支。因（yīn）為季節的變化、晝夜（yè）的變化、賓館酒樓（lóu）客（kè）人入住率的變化、娛樂場所開放時間的變（biàn）化等等，從而導致中央空調（diào）係統對室內熱源吸收（shōu）量（liàng）的變（biàn）化，再加之工藝設計上電機功率設計有相當的富裕（yù）量，因此，存在明顯的節電空間。將變頻技術引入中央空調係統（tǒng），保持室內恒溫，對（duì）其進行的節能改造（zào）是降本增效的一條捷（jié）徑。

　　█中（zhōng）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（dòng）水循環係統、冷卻水循環係統及主機三（sān）部分（fèn）組成：

　　●冷凍水循環係統該部分由冷凍泵、室內風機及（jí）冷凍水管道等組成。從主機蒸發（fā）器流出的低溫冷凍水由冷凍泵加（jiā）壓送（sòng）入冷凍水管道（出水），進入室內進行熱（rè）交換，帶走房間內的熱量（liàng），最後回到主機蒸發器（回水）。室內風機用於將空氣吹（chuī）過冷凍水管道，降低空氣溫度，加速室內熱（rè）交換。

　　●冷卻水循環部分

　　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的同（tóng）時，必將帶走（zǒu）室內（nèi）大量的熱能。該熱能通過主機內的冷媒傳（chuán）遞給冷卻水，使冷卻水溫度升（shēng）高。冷（lěng）卻（què）泵將升溫後的冷卻水壓入冷卻水塔（出水），使之與大氣進（jìn）行熱交換，降低溫度後再送回主機冷凝器（回水）。

　　●主（zhǔ）機主機部分由（yóu）壓縮機、蒸發器、冷凝器及冷媒（製冷劑）等組（zǔ）成，其工作循（xún）環過程（chéng）如（rú）下：

　　首先低（dī）壓氣態冷媒被壓縮（suō）機加壓進入冷凝器並逐漸冷凝成高壓液（yè）體。在冷凝過程中冷媒會釋放出大量熱（rè）能，這部分熱能被（bèi）冷凝器中的冷（lěng）卻水吸收並送到室外的冷卻塔上，最（zuì）終釋放到（dào）大氣中去。隨後冷凝器中的高壓（yā）液態冷媒在流經蒸發器前（qián）的節流降壓裝（zhuāng）置時，因為壓力的突變而氣化（huà），形成氣液混（hún）合物進入蒸發器。冷媒在蒸發器（qì）中（zhōng）不斷氣化，同時會吸收冷凍水中的熱量使其（qí）達到較（jiào）低溫度。最後，蒸發（fā）器中氣化後的冷（lěng）媒又變成了低壓氣體，重新進入了壓縮機，如此循環往複（fù）。

　　█節能理（lǐ）論

　　●中央（yāng）空調（diào）節能改造前的工況在中央空調係（xì）統設計時，冷凍泵、冷卻泵的電機容量是根據建築物的最大設（shè）計熱負荷選定的，都留（liú）有一定設計餘量。由於四季氣候（hòu）及晝夜溫差（chà）變化，中央空調工作時的（de）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（hé）情況：

　　█前言（yán）

　　中央空調是現代大（dà）廈（xià）物業、賓館、商場（chǎng）不可缺（quē）少的設施，它能帶給人們（men）四季如春，溫馨舒適的每一天，由於中央空調（diào）功率（lǜ）大，耗能大（dà），加上設計上存在“大馬拉小車”的（de）現象，支付中央空調所用電費是用戶一項巨大的開支。因為季節的變化、晝夜的變化、賓館酒樓客人入住率的變化、娛樂場所開放時間的變化等等，從而導致中央空調係統對室內熱源吸收量的變化，再加之工藝設計上電機功率（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統，保持室內恒溫（wēn），對其進行的節能改造是降本增效的一條捷徑。

　　█中央空（kōng）調係（xì）統

　　圖1所示為一典型（xíng）中央空調機組（zǔ）係統圖，主要由冷凍水循環係統、冷卻水循環係統及主機三（sān）部分組成：

　　●冷凍水循環係統

　　該部分由冷凍泵、室內風機及（jí）冷凍水管道等組成。從主機蒸發器流（liú）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（jiāo）換，帶走房間內的（de）熱量，最後回到主機蒸發器（回水）。室內風機（jī）用於將空氣吹過冷凍水管道，降低空氣溫度，加速室內（nèi）熱交換。

　　●冷卻水循環部（bù）分

　　該部分由冷卻泵（bèng）、冷卻水管道、冷卻水塔及冷凝器等組成。冷（lěng）凍水循環係（xì）統進（jìn）行室內熱交換的同時，必將帶走室內大量（liàng）的熱能。該熱能通過主機內的冷媒傳（chuán）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），使之與大氣進（jìn）行熱交換，降低溫度後再送回主機冷凝器（回水（shuǐ））。

　　●主機

　　主機部分由壓縮（suō）機、蒸發器（qì）、冷凝器及冷媒（製冷劑）等組成（chéng），其工（gōng）作循環過（guò）程如下：

　　首先低壓氣態冷媒被（bèi）壓（yā）縮機加壓進入冷凝器（qì）並逐漸冷凝成（chéng）高壓液體。在冷凝（níng）過程中冷媒會釋放出大量熱能（néng），這部分熱能被冷（lěng）凝器中的冷（lěng）卻水吸收並送到室（shì）外（wài）的冷卻塔上，最終釋放到大氣中去。隨後（hòu）冷凝器中的高壓液態冷媒（méi）在流經蒸發器前的節流降壓裝置時，因為壓力的突變而（ér）氣化，形成氣液混合物進入蒸發器。冷媒在蒸發器（qì）中不斷（duàn）氣化，同時會吸收冷凍水（shuǐ）中的熱量使其達到較低溫度。最後，蒸發器中氣化後的冷媒又變成了（le）低壓氣（qì）體，重新進入（rù）了（le）壓縮機，如此（cǐ）循環往複。

　　█節能理論

　　●中央空調節能改造前的工（gōng）況

　　在中央空調係統設計時，冷凍泵、冷卻泵（bèng）的電機容量是根據建築物的最大設計熱（rè）負荷選定的，都留有一定設（shè）計餘量。由於四（sì）季氣候及晝夜溫差變（biàn）化，中央空調工作時的熱負荷總是（shì）不斷變化。下圖2為一民用建築（zhù）物的平均熱負荷情況：

　　如上圖所示，該中央空調一（yī）年中負荷率在50%以下的時間超過了全部運行時間的50%。通常冷卻水管路的設計溫（wēn）差（chà）為（wéi）5～6℃，而實際應用表明大部分時間裏冷卻（què）水管路的溫（wēn）差僅為2～4℃，這說明製（zhì）冷所需（xū）的冷凍水、冷（lěng）卻水流量通常都低於設計流量，這樣就形成了中（zhōng）央空調低溫差、低負（fù）荷、大工作流量的工況。

　　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（de）供水流量隻能通過閥門或回流方式（shì）調（diào）節，這必會產（chǎn）生大量的節流及回流損失，同時也（yě）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（diàn）量（liàng）約占中央（yāng）空調係統總耗電量的30-40%，故對其進行節能（néng）改造具有很明顯的節能效果。

　　●節能理論根據

　　由流體力學理（lǐ）論可知，離心式流體傳輸（shū）設備（如離心（xīn）式（shì）水泵、風機等）的輸（shū）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的三次方（fāng）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（wéi）比例常數)

　　由上述原理可知（zhī），降低水泵的轉速，水泵的輸出功率就可以下降（jiàng）更多。如將電（diàn）機的供（gòng）電頻率由50Hz降為40Hz，則理論上，低頻40Hz與高頻（pín）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，利用變頻技術改變水泵轉速來調節（jiē）管道中的流量，以取代閥門調節及回流方式，能取得明（míng）顯的節能效（xiào）果，一般節電率都在30％以上（shàng）。同時變頻器的（de）軟啟（qǐ）動功能及平滑調速的特點可實現對中央空調的平穩調節，並可延（yán）長（zhǎng）機組及管組的使用壽命。

　　█節能方案（àn）分析

　　中央空調各循環水係統的回水與出水（shuǐ）溫度之（zhī）差，反映了整個係統需要（yào）進行的熱交（jiāo）換量。因此，根（gēn）據回水與（yǔ）出水的溫度差來控製循環水的流量（liàng），從而控製熱交換的速度，是首選的節能控製方法。

　　●冷凍水循環係統

　　冷（lěng）凍（dòng）水的出（chū）水溫度是由主機的製冷效果決定的（de），通常比（bǐ）較穩定，因此冷凍回水（shuǐ）溫度可以準確的反映室內的熱負荷情況。由此，對於冷（lěng）凍水循（xún）環係統的節能改造，可以（yǐ）取回水溫度作為控製目標，通過變（biàn）頻器對（duì）冷凍泵流量的自動調（diào）節來（lái）實現對室內溫度的控製。

　　●冷卻水循環係統

　　冷卻水循（xún）環係統（tǒng）同時受室外環境溫度及（jí）室內熱負（fù）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，因（yīn）此以出水與回水之間的溫差作為控製室內溫度的（de）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，應提高冷卻泵的轉速，增大冷卻水循環的速度；相（xiàng）應的，溫差小則減小冷卻泵轉速。

　　●方（fāng）案結構示意（yì）圖

　　根據上述分析，可（kě）得出整（zhěng）個節能工程結（jié）構（gòu）示意圖如圖3所示：

　　由上圖，該節能（néng）方案的基本思（sī）路為：

　　分別在主（zhǔ）機蒸發器回水處、冷凝器出水及回（huí）水處安裝溫度傳感器，實（shí）時（shí）檢測管（guǎn）網的溫度，以（yǐ）模擬信（xìn）號（0~10V或者4~20mA）反（fǎn）饋給（gěi）變頻（pín）器，通過變頻器內置的PID運算輸出相應的頻率指令後自動調（diào）節水泵轉（zhuǎn）速，從而調節（jiē）各循環水的（de）熱（rè）交換速度，最終實現對（duì）室內恒（héng）溫度的控（kòng）製。需（xū）要特別說明的是，變頻器內部在設計上集成了溫差反饋處理功能（néng），係統無須另配專用控製模塊。

　　機組

　　機型

　　常（cháng）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（bèng）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（diàn）”旁路需要另配電控櫃及電氣配件。

　　●變頻節能係統特（tè）點

　　1、變（biàn）頻（pín）器界麵為LED顯示，監控參數豐富；鍵盤（pán）布局簡潔、操作方便；

　　2、溫度/溫差傳感器為數字雙屏LED顯示，溫度參數設定方便，易於監控；

　　3、變頻器有（yǒu）過（guò）流（liú）、過載、過壓、過（guò）熱等多種電子保護（hù）裝置，並具有（yǒu）豐富的故障報警輸出功能，可有效保護供（gòng）水係統的（de）正常運作；

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

　　5、  變頻器內部裝（zhuāng）有大容量濾波電容，可有效提高用（yòng）電設備的功率因數；

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

　　█總結

　　將變頻技術應用於（yú）中央空調係統，對提升中央空（kōng）調自動（dòng）化水平、降低能耗、減少對（duì）電網的衝擊、延長機械及管網的使用壽命，都具有重（chóng）要的意（yì）義。