中央空調系統變頻節能改造

一、概論

中央空調系統已廣泛應用于工業與民用領域，在賓館、酒店、寫字樓、商場、住院部大樓、工業廠房中的中央空調系統，其制冷壓縮機組、冷凍循環水系統、冷卻循環水系統、冷卻塔風機系統等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制熱負荷選定的，且再留有充足裕量。在沒有使用具備負載隨動調節特性的控制系統中，無論季節、晝夜和用戶負荷的如何變化，各電機都長期固定在工頻狀態下全速運行，造成了能量的巨大浪費。近年來由于電價的不斷上漲，使得中央空調系統運行費用急劇上升，致使它在整個大廈營運成本費用中占據越來越大的比例，加之目前各生產、服務業競爭激烈，多數企業利潤空間不夠理想。因此電能費用的控制顯然已經成為經營管理者所關注的問題所在。如果采用調節速度的方式來調節流量，就可以從根本上防止電能浪費。近年來隨著電力電子技術的發展，變頻調速技術越來越成熟，因此推廣變頻調速在風機、泵類設備上的應用，對于減少能源浪費具有重要意義。

二、中央空調系統
中央空調系統主要由以下幾部份組成：
1、 冷凍機組： 冷凍機組為中央空調的制冷源，通往各末端的循環水由冷凍機組進行內部熱交換，降溫為冷凍水。
2、冷卻水塔： 冷卻水塔用于為冷凍機組提供冷卻水；
3、外部熱交換系統由兩個循環水系統組成；
（1） 冷凍水循環系統：
由冷凍泵及冷凍水管道組成。從冷凍機組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在各房間內進行熱交換，帶走房間熱量，使房間內的溫度下降。
從冷凍機組流出、進入房間的冷凍水簡稱為出水：流經所有的房間后回到冷凍機組的冷凍水簡稱為回水。
（2）冷卻水循環系統：
由冷卻泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍機組進行熱交換，水溫冷卻的同時，必將釋放大量的熱量。該熱量被冷卻水吸收，使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔與大氣進行熱交換，然后在將降了溫的冷卻水，送回到冷卻機組。如此不斷循環，帶走了冷凍機組釋放的熱量。
流進冷凍機組的冷卻水簡稱為進水；從冷凍機組流回冷卻塔的冷卻水簡稱為回水。
4、冷卻風機有兩種情況：
（1）室內風機 安裝于所有需要降溫的房間內，用于將由冷凍水冷卻了的冷空氣吹入房間，加速房間內的熱交換。
（2）冷卻塔風機 用于降低冷卻塔中的水溫，加速將回水帶回的熱量散發到大氣中去。
可以看出，中央空調系統是工作過程室一個不斷地進行熱交換的能量轉換過程。在這里，冷凍水和冷卻水循環系統是能量的主要傳遞者。因此，對冷凍水和冷卻水循環系統的控制便是中央空調控制系統的重要組成部份。

三、中央空調變頻調速系統的控制依據

中央空調系統的外部熱交換兩個循環系統來完成。循環水系統的回水與進（出）水溫度之差，反映了需要進行熱交換的熱量。因此，根據回水與進水（出）水溫度之差來控制循環水的流動速度，從而控制了進行熱交換的速度，是比較合理的控制方法。
（1）冷凍水循環系統的控制
由于冷凍水的回水溫度是冷凍機組冷凍的結果，常常是比較穩定的。因此，單是回水溫度的高低就足以反映房間內的溫度。所以，冷凍泵的變頻調速系統，可以簡單地根據回水溫度進行如下控制：回水溫度高，說明房間溫度高，應該提高冷凍泵的轉速，加快冷凍水的循環速度；反之，回水溫度低，說明房間溫度低，可降低冷凍泵的轉速，減緩冷凍水的循環速度，以節約能源。簡言之，對于冷凍水循環系統，控制依據是回水溫度，即通過變頻調速，實現水的恒溫度控制。工作過程如下圖：

運用四方變頻進行節能改造的參數設置：F0.1=4，F8.0=0021，F8.1=0000，F8.2=根據實際需要進行設定。
（2）冷卻水循環系統的控制：
由于冷卻塔的水溫是隨環境溫度而變的，其單側水溫度不能準確地反映冷凍機組內產生熱量的多少。所以，對于冷卻泵，以進水和回水間的溫差作為控制依據，而實現進水和回水的恒溫差控制是比較合理的。溫差大，說明冷凍機組產生的熱量大，應提高冷卻泵的轉速，增大冷卻水的循環速度；溫差小，說明冷凍機組產生的熱量小，可以降低冷卻泵的轉速，減緩冷卻水的循環速度，以節約能源。工作過程如下圖：

運用四方通用變頻器進行節能改造的參數設置：F0.1=8，F2.12=1，F8.0=0021，F8.1=0500，F8.2=根據實際需要進行設定。

四、中央空調系統進行變頻改造的優點：

變頻節能改造后除了可以節省大量的電能外還具有以下優點：

1、電機起動是軟起動，電流從零到兩倍額定電流變化，減小了大電流對電機的沖擊，延長電機的使用壽命；

2、電機軟起動轉速從零開始緩慢升速，可以有效減少水泵或風機的機械磨損；

3、變頻器是高性能的電力電子設備，具有較強的電機保護功能，能延長系統的各部件使用壽命；

4、經過改造后，可以使系統具有較高的可靠性，減少了環境噪音，減少了維修維護工作量。