中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)電改造工程方案

一、普通中央空調(diào)工作系統(tǒng)

1、工作簡圖

2、工作簡述

⑴、中央空調(diào)啟動后，冷凍單元工作，蒸發(fā)器吸收冷凍水中的熱量，使之溫度降低；同時，冷凝器釋放熱量使冷卻水溫度升高。

⑵、降了溫的冷凍水通過冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在各個房間由室內(nèi)風(fēng)機(jī)加速進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)的熱量使房間內(nèi)的溫度降低后，又流回冷凍水端。

⑶、而升了溫的冷卻水通過冷卻泵壓入冷卻塔，由冷卻塔風(fēng)機(jī)加速將冷卻水中的熱量散發(fā)到大氣中，使水溫降低后，流回冷卻水端。

⑷、冷凍機(jī)組工作一段時間后，達(dá)到設(shè)定溫度，由溫度傳感器檢測出來，并通過中間繼電器及接觸器控制冷凍機(jī)停止工作，溫度回升到一定值后又控制其運(yùn)行。

二、普通中央空調(diào)存在的問題

1、冷凍水，冷卻水循環(huán)泵不能根據(jù)實(shí)際需求來調(diào)整循環(huán)量，電機(jī)工作效率低下，造成大量電力浪費(fèi)，并加速機(jī)組磨損；

2、 其控制接觸器等電器動作頻繁，導(dǎo)致使用壽命短，維修量大；而對于大容量系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制線路復(fù)雜，可靠性差，需專人負(fù)責(zé)；

3、 整個系統(tǒng)運(yùn)行噪音大、控制性能差、耗電量大、使用壽命短;在維護(hù)管理，檢修調(diào)整方面工作量大，維護(hù)費(fèi)用高。

三、節(jié)能原理概述

由流體傳輸設(shè)備水泵、風(fēng)機(jī)的工作原理可知：水泵、風(fēng)機(jī)的流量（風(fēng)量）與其轉(zhuǎn)速成正比；水泵、風(fēng)機(jī)的壓力（揚(yáng)程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，而水泵、風(fēng)機(jī)的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵、風(fēng)機(jī)的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）根據(jù)上述原理可知：改變水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可改變水泵、風(fēng)機(jī)的功率。例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=453/503=0.729，即P45=0.729P50（P為電機(jī)軸功率）；將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50（P為電機(jī)軸功率）。

由以上內(nèi)容可以看出，用變頻器進(jìn)行流量（風(fēng)量）控制時，可節(jié)約大量電能。中央空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時是按現(xiàn)場最大冷量需求量來考慮的，其冷卻泵，冷凍泵按單臺設(shè)備的最大工況來考慮的，在實(shí)際使用中有90%多的時間，冷卻泵、冷凍泵都工作在非滿載狀態(tài)下。而用閥門、自動閥調(diào)節(jié)不僅增大了系統(tǒng)節(jié)流損失，而且由于對空調(diào)的調(diào)節(jié)是階段性的，造成整個空調(diào)系統(tǒng)工作在波動狀態(tài)；而通過在冷卻泵、冷凍泵上加裝變頻器則可一勞永逸地解決該問題，還可實(shí)現(xiàn)自動控制，并可通過變頻節(jié)能收回投資。同時變頻器的軟啟動功能及平滑調(diào)速的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，并延長機(jī)組及網(wǎng)管的使用壽命。 四 普通中央空調(diào)改造方案

根據(jù)該中央空調(diào)系統(tǒng)的配置情況可對冷卻水系統(tǒng)，冷凍水系統(tǒng)及冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造。采用變頻器配合可編程控制器組成控制單元，其中冷卻水泵，冷凍水泵均采用溫度自動閉環(huán)調(diào)節(jié)即用溫度傳感器對冷卻水、冷凍水的水溫進(jìn)行采樣，并轉(zhuǎn)換成電信號（一般為4—20mA，0—10V等）后送至 PLC ,PLC 將該信號與設(shè)定

值進(jìn)行比較運(yùn)算后決定變頻器輸出頻率，以達(dá)到改變冷凍水泵、冷卻水泵轉(zhuǎn)速從而

達(dá)到節(jié)能目的。冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻驅(qū)動：可編程控制器根據(jù)回水溫度信號控制變頻器驅(qū)動風(fēng)機(jī)，使風(fēng)機(jī)工作在最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)而節(jié)約大量電能。

注：可對其中一部分進(jìn)行變頻節(jié)能改造，也可對全部進(jìn)行變頻節(jié)能改造，改造部分越多，節(jié)能效果越佳。

在冷卻水，冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，各裝設(shè)一套變頻器，其中冷卻變頻器供2臺冷卻水泵切換使用；冷凍變頻器供2臺冷凍水泵切換使用。（如圖4）

其中冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，回水與出水溫度之差，反應(yīng)了需要進(jìn)行交換的熱量；根據(jù)

回水和出水溫度之差，通過控制循環(huán)水的速度來控制熱交換的速度，在滿足系統(tǒng)冷卻需要的前提下，達(dá)到節(jié)電的目的。溫差大說明冷凍機(jī)組產(chǎn)生的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，增大循環(huán)速度，加速冷卻水的降溫；溫差小，說明冷凍機(jī)組產(chǎn)生的熱量小，可降低冷卻泵的循環(huán)速度，以節(jié)約電能。采用變頻調(diào)速器驅(qū)動，兩臺冷卻泵互為備用，可編程控制器（PLC）根據(jù)傳感器檢測到的溫差信號，同設(shè)定溫差比較后控制變頻器驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。（PLC）先控制變頻器軟啟動電動機(jī)M1，當(dāng)M1到達(dá)額定轉(zhuǎn)速時，仍未達(dá)到設(shè)定溫差值時，（PLC）控制M1切換到工頻電網(wǎng)運(yùn)行，然后再啟動M2，經(jīng)控制變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)M2運(yùn)轉(zhuǎn)，從而控制冷卻水的循環(huán)速度；當(dāng)電機(jī)M2工作在下限轉(zhuǎn)速值時，如果檢測值大于設(shè)定值，（PLC）控制電機(jī)M1停機(jī)，同時控制變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)M2轉(zhuǎn)速從而達(dá)到設(shè)定要求。

在冷凍循環(huán)系統(tǒng)中，由于出水溫度比較穩(wěn)定，因此僅回水溫度就足以反應(yīng)了房間的溫度，所以PLC可根據(jù)回水溫度進(jìn)行控制。回水溫度高，說明房間溫度高，應(yīng)提高冷凍泵轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)；反之回水溫度低說明房間溫度低，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度，以節(jié)約能源（其控制過程同冷卻泵循環(huán)系統(tǒng)類似）

工頻/變頻切換簡圖

本方案在保留原工頻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝，與原工頻系統(tǒng)之間僅設(shè)置連鎖以確保系統(tǒng)工作安全。

五 、 普通中央空調(diào)改造后的性能

（1）、供水壓力的保障

冷卻（冷凍）水循環(huán)系統(tǒng)的變頻節(jié)能在實(shí)際使用中要考慮水泵的轉(zhuǎn)速與揚(yáng)程的平方成正比的關(guān)系及水泵的轉(zhuǎn)速與管損平方成正比的關(guān)系；在水泵的揚(yáng)程隨轉(zhuǎn)速的降低而降低的同時管道損失也在降低，因此，系統(tǒng)對水泵揚(yáng)程的實(shí)際需求一樣要降低；而通過設(shè)定變頻器下限頻率的方法又可保證系統(tǒng)對水泵揚(yáng)程的最低需求；

（2）、控制性能的提高

系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，軟啟動，高效節(jié)能，保護(hù)功能完善，可邏輯控制，操作簡單安裝方便，可實(shí)現(xiàn)工頻、變頻雙回路控制，可自動切換，安全運(yùn)行有保證，低噪音，環(huán)保效果顯著等； （3）、節(jié)電效果顯著

改造后的系統(tǒng)一般節(jié)電率在30%左右。

六 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)電改造主要配置：

變頻器 水溫傳感器

控制系統(tǒng)三菱可編程控制器； A/D、D/A擴(kuò)展功能模塊

主斷路器 交流接觸器

熱過載繼電器 電氣柜

指示燈/轉(zhuǎn)換開關(guān)/按鈕 交流電壓表、交流電流表、互感器

數(shù)碼LED顯示器 高穩(wěn)定度開關(guān)電源

控制電源濾波器