中央空調節能設備

　　█前言

　　中央空調是現（xiàn）代大廈物業、賓館、商場不可缺少的設施，它能帶給人們四季如春，溫馨舒適的每一天，由於中（zhōng）央（yāng）空調功率大，耗能大，加上設計上存在“大馬拉小車”的現象，支付中央空調（diào）所用（yòng）電費（fèi）是用戶一項巨大的（de）開支。因為季節的變化、晝夜（yè）的變化、賓館酒樓客人（rén）入住率的變化、娛樂場所開放時間的（de）變化等等（děng），從而導致中（zhōng）央空調係統對室內熱源吸（xī）收量的變化，再加之工藝設（shè）計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，保持室內恒溫，對其進行的節（jiē）能（néng）改造是降本增效的一條捷徑。

　　█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、冷卻水循環係統及主機（jī）三部分（fèn）組91视频链接：

　　●冷凍水循環係統該部分由冷凍（dòng）泵、室內風機及冷凍水管（guǎn）道等組91视频链接。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（dào）（出水），進入室內進行熱交換，帶走房間（jiān）內的熱量，最後回到主（zhǔ）機蒸發器（qì）（回（huí）水）。室內風機用於將空氣吹（chuī）過冷凍水管道，降低空氣溫（wēn）度，加速室內熱交換。

　　●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91视频链接（chéng）。冷凍水循環係統進行室內熱交換的同時，必將帶走室（shì）內大量（liàng）的熱能。該熱能通過主機（jī）內的冷媒傳遞給冷卻（què）水，使冷（lěng）卻水溫度升高。冷卻泵將升溫（wēn）後的冷卻水壓入冷卻水塔（出水（shuǐ）），使之與大氣（qì）進行熱交換，降低溫（wēn）度後再送回主機冷凝器（qì）（回水）。

　　●主機主機（jī）部分由壓縮機、蒸發器、冷凝器及冷媒（製冷劑）等組91视频链接，其工作循（xún）環過程如下：

　　首先低壓氣態冷媒被壓縮機（jī）加壓（yā）進入冷凝器並逐漸冷（lěng）凝（níng）91视频链接高壓液體。在冷凝過程中冷媒（méi）會釋放出（chū）大量（liàng）熱（rè）能，這（zhè）部分熱能被冷凝器中（zhōng）的冷卻水吸收並送到室外的冷卻塔上，最（zuì）終（zhōng）釋放到大氣中去。隨後冷凝器中的高壓液態冷媒（méi）在流經（jīng）蒸發器前的節流降壓裝置時，因為壓力的突變而氣化，形91视频链接氣（qì）液混合物進入蒸發器。冷媒在蒸發器中不斷氣化，同（tóng）時會吸收冷凍水中的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91视频链接（chéng）了低壓氣體，重新進入了（le）壓縮機，如此（cǐ）循環往複。

　　█節能理論（lùn）

　　●中央空調節能改造前的工況在（zài）中央空調（diào）係（xì）統設計時（shí），冷（lěng）凍泵、冷卻泵的（de）電機容量是根據建築物的最大設計熱負荷選定的，都留有一定設計（jì）餘量。由於四季氣候及晝（zhòu）夜溫差變化，中（zhōng）央（yāng）空調工作時的熱負荷總是不斷變化。下圖2為一（yī）民（mín）用建築物的平（píng）均熱負荷情況：

　　█前（qián）言

　　中央空調是現代大廈物業、賓館、商場不可缺少的設（shè）施，它能帶給人們四季如春，溫馨舒適的每一天，由（yóu）於（yú）中（zhōng）央空調功率大，耗能大，加上設（shè）計上（shàng）存在“大馬拉小車”的現象，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（zhòu）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（ér）導致中央空調係統對（duì）室內熱源吸收量的變化，再加之工藝設計上電機功率設（shè）計有相（xiàng）當的富裕量，因此（cǐ），存在明顯的（de）節電空間。將變頻技術引入中央空調係統，保持室（shì）內恒溫，對其進行的節能改（gǎi）造是降本增效的一條捷徑。

　　█中央空調係統

　　圖1所示為一典型中央（yāng）空調機組係統圖，主要由冷（lěng）凍水循環係統、冷卻水循環係統及主機三部分組91视频链接：

　　●冷凍水循環係統

　　該部分由冷凍泵、室內風機及冷（lěng）凍水管道等組91视频链接。從主機蒸發器（qì）流出的低（dī）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）房間內（nèi）的熱量，最後回（huí）到主機蒸發器（回水）。室內風機用（yòng）於（yú）將空氣吹過冷凍水管道（dào），降低空氣溫度（dù），加速室內熱交（jiāo）換。

　　●冷（lěng）卻水循環部分

　　該部分（fèn）由冷卻泵、冷卻水管（guǎn）道、冷卻水塔及冷凝器等組91视频链接。冷凍水（shuǐ）循環係統進行室內熱交換的同時，必將（jiāng）帶走室內大量的熱能。該熱能通過主（zhǔ）機內的冷（lěng）媒傳遞給冷卻水，使（shǐ）冷卻水溫度升高。冷卻泵將升溫後的冷卻水壓（yā）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（huí）主機冷凝器（回（huí）水）。

　　●主機（jī）

　　主機部分由（yóu）壓縮機、蒸發器、冷（lěng）凝器及冷媒（製冷劑）等組91视频链接，其工作循環過程如下：

　　首先低壓氣態（tài）冷媒被壓縮機加壓進入（rù）冷凝器並逐漸冷凝91视频链接高壓液體。在冷（lěng）凝（níng）過程中冷媒會釋放出大量熱能，這（zhè）部（bù）分熱能被冷凝（níng）器（qì）中的（de）冷卻（què）水吸收並送到（dào）室外的冷卻塔上，最終釋放到大氣中去。隨後冷凝器中的高壓液態冷（lěng）媒在流（liú）經（jīng）蒸發器前的節流（liú）降壓裝置時，因為壓力的突變而氣化，形91视频链接氣液混合（hé）物進入（rù）蒸發器。冷媒在蒸發器中不斷氣化，同時會吸收冷凍水中的熱量使其（qí）達到較低溫度。最後，蒸發器（qì）中（zhōng）氣（qì）化後的冷媒又變91视频链接了低壓氣體，重新進入了壓縮機，如此循（xún）環（huán）往（wǎng）複。

　　█節能理論

　　●中央空調（diào）節能（néng）改造（zào）前的工（gōng）況

　　在（zài）中央空調係統設計時，冷凍泵、冷卻泵的電機容量是根據建築物（wù）的最大設（shè）計熱負荷選定的，都留有（yǒu）一（yī）定設計餘量。由於四季氣候及晝夜溫差變化，中央空調工作時的熱（rè）負荷總是不斷變化。下圖2為一民用（yòng）建築物的平均熱負（fù）荷情況：

　　如上圖所示，該中央空調一年中（zhōng）負荷率在50%以下的時間超過了全部運行時間的（de）50%。通常冷卻水管路的設計溫差（chà）為5～6℃，而實（shí）際應用表明大部分時間裏冷卻水管路的溫（wēn）差僅（jǐn）為2～4℃，這（zhè）說明（míng）製冷所需的冷凍水、冷卻水流量通常都低於設計流量，這樣（yàng）就形91视频链接了中央空調低（dī）溫差、低負荷、大工作流量的工況。

　　在沒有使用（yòng）節能係統前，工頻供電下的水泵始終全速運行（háng），管道中的供水流量隻能通過閥（fá）門或（huò）回（huí）流方式（shì）調節，這必會產生（shēng）大量的節流及回流損（sǔn）失，同時也增加了電機的負荷，白（bái）白消耗了許（xǔ）多電能。

　　中央空調水（shuǐ）泵電機的耗電量（liàng）約占中央（yāng）空調係統總耗電量的30-40%，故對其進行（háng）節能改造具有（yǒu）很明顯的節能效果。

　　●節能理論（lùn）根據

　　由流體力學理論可知，離心（xīn）式流體傳輸設備（如離心式水泵、風機等）的輸出流量Q與其轉速n91视频链接正比；輸出壓力P（揚程）與其轉速n的平（píng）方91视频链接正（zhèng）比；輸出功率N與其轉速n的三次方（fāng）91视频链接正比，用數學公（gōng）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（zhī），降低水泵（bèng）的轉速，水泵的輸出功率就（jiù）可以下降更多。如將（jiāng）電機的供電頻率由50Hz降為40Hz，則理論上，低頻40Hz與高頻50Hz的輸出功率之比為(40/50)3=0.512。

　　實（shí）踐證明（míng），在中央空調係統中接入變頻（pín）節能係（xì）統，利（lì）用變頻技術改變水泵轉速來（lái）調節管道中（zhōng）的流量（liàng），以（yǐ）取代閥門調節及（jí）回流方式，能取得明顯的節能效果，一般節電（diàn）率都在30％以上。同時變頻器的軟（ruǎn）啟動功能及平滑調（diào）速的特點可實現對（duì）中央（yāng）空調的（de）平穩調節，並可（kě）延長（zhǎng）機組及管組（zǔ）的使（shǐ）用壽命。

　　█節能方案分析

　　中央空調各（gè）循環水係統的回水與出水溫度之差，反映了整個係統需要進行的熱交換量。因此，根據回水（shuǐ）與出水的溫度差來控（kòng）製循環水的流量，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

　　冷凍水（shuǐ）的出水溫度是由主機的製冷效果決（jué）定的，通常比較穩定，因此冷凍回水溫度可以準（zhǔn）確的（de）反映室內（nèi）的熱負荷情況。由此，對於冷（lěng）凍（dòng）水循環係（xì）統的（de）節能改造，可以取回水溫（wēn）度作為控製目標，通（tōng）過變頻器對冷凍泵流（liú）量（liàng）的自動調節來實現對室內溫（wēn）度（dù）的控製（zhì）。

　　●冷卻水循環係統

　　冷卻水循環係統同時受室外環境溫度及室內熱負荷兩方（fāng）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（cǐ）以出水與回水之間的溫差作為控製室內溫度的依據是合理的節能方式。在外界環境溫度不變的情況下，溫（wēn）差大，說明室內熱負荷較大，應提高冷卻泵（bèng）的轉速，增大冷卻水循環的速度（dù）；相應的，溫差小則減小冷（lěng）卻（què）泵轉速。

　　●方案結構（gòu）示意圖

　　根（gēn）據上述分析，可得出（chū）整（zhěng）個節能工程結構示意圖如圖3所示：

　　由上（shàng）圖，該節能方（fāng）案（àn）的基本思路為（wéi）：

　　分別在主機蒸發（fā）器回水處、冷凝器出水及回水（shuǐ）處安（ān）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）反饋給變頻器，通過變頻器（qì）內置的PID運算輸出相應的頻率指令後自動（dòng）調（diào）節水泵（bèng）轉速，從而調節各循環水的熱交換（huàn）速度（dù），最終實現對室（shì）內恒溫度（dù）的控製。需要特別說明的是，變頻（pín）器內部在設計上集91视频链接了溫差反（fǎn）饋處理功能，係統無須（xū）另配專用控製模塊。

　　機組

　　機型

　　常用數量

　　備用數量

　　總計數量

　　中央

　　空（kōng）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（tái）

　　3台（tái）

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

　　●變頻節能係統特點

　　1、變（biàn）頻器界麵為LED顯示，監（jiān）控參（cān）數（shù）豐富；鍵盤布局簡潔、操作方便；

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

　　3、變頻器有過流、過載、過壓、過（guò）熱等（děng）多種電子保護裝置，並具有豐富（fù）的故障報警輸出功能，可有（yǒu）效保護供水係統的正（zhèng）常運作；

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

　　5、  變（biàn）頻器內部裝有（yǒu）大容量濾波電容，可（kě）有效提高用電設備的功率（lǜ）因數（shù）；

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

　　█總結

　　將變頻技術應用（yòng）於中央空調係（xì）統，對提升中央空調自動化水平、降低能耗、減少對電網的衝擊（jī）、延長機械及管網（wǎng）的使用壽命，都具有重要的意義。