中央空調(diào)系統(tǒng)在現(xiàn)代企業(yè)及生活環(huán)境改善方面極為普遍，而且某此生活環(huán)境或生產(chǎn)工序中是屬必須的，即所謂人造環(huán)境，不僅是溫度的要求，還有濕度、潔凈度等。至所以要中央空調(diào)系統(tǒng)，目的是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高人的舒適度，集中供冷供熱效率高，便管理，節(jié)省投資等原因，為此幾乎企業(yè)、高層商廈、商務(wù)大樓、會(huì)場(chǎng)、劇場(chǎng)、辦公室、圖書(shū)館、賓館、商場(chǎng)、超市、酒店、娛樂(lè)場(chǎng)、體育館等中大型建筑上都采用中央空調(diào)的，它是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配套設(shè)施之一，電能的消耗非常之大，是用電大戶(hù)，幾乎占了用電量50%以上，日常開(kāi)支費(fèi)用很大。 

         由于中央空調(diào)系統(tǒng)都是按Zui大負(fù)載并增加一定余量設(shè)計(jì)，而實(shí)際上在一年中，滿(mǎn)負(fù)載下運(yùn)行Zui多只有十多天，甚至十多個(gè)小時(shí)，幾乎絕大部分時(shí)間負(fù)載都在70%以下運(yùn)行。通常中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍主機(jī)的負(fù)荷能隨季節(jié)氣溫變化自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，而與冷凍主機(jī)相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，幾乎長(zhǎng)期在負(fù)載下運(yùn)行，造成了能量的極大浪費(fèi)，也惡化了中央空調(diào)的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行質(zhì)量。 

       隨著變頻技術(shù)的日益成熟，利用變頻器、plc、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成溫差閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的輸出流量；采用變頻調(diào)速技術(shù)不僅能使商場(chǎng)室溫維持在所期望的狀態(tài)，讓人感到舒適滿(mǎn)意，可使整個(gè)系統(tǒng)工作狀態(tài)平緩穩(wěn)定，更重要的是其節(jié)能效果高達(dá)30%以上，能帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益。 

 

二、水泵節(jié)能改造的必要性 

　　中央空調(diào)是大廈里的耗電大戶(hù)，每年的電費(fèi)中空調(diào)耗電占60% 左右，因此中央空調(diào)的節(jié)能改造顯得尤為重要。 

　　由于設(shè)計(jì)時(shí)，中央空調(diào)系統(tǒng)必須按天氣Zui熱、負(fù)荷Zui大時(shí)設(shè)計(jì)，并且留10-20% 設(shè)計(jì)余量，然而實(shí)際上絕大部分時(shí)間空調(diào)是不會(huì)運(yùn)行在滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)下，存在較大的富余，所以節(jié)能的潛力就較大，其中，冷凍主機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，存在很大的浪費(fèi)。 

　　水泵系統(tǒng)的流量與壓差是靠閥門(mén)和旁通調(diào)節(jié)來(lái)完成，因此，不可避免地存在較大截流損失和大流量、高壓力、低溫差的現(xiàn)象，不僅大量浪費(fèi)電能，而且還造成中央空調(diào)Zui末端達(dá)不到合理效果的情況。為了解決這些問(wèn)題需使水泵隨著負(fù)載的變化調(diào)節(jié)水流量并關(guān)閉旁通。 

　　再因水泵采用的是y- △起動(dòng)方式，電機(jī)的起動(dòng)電流均為其額定電流的3 ～ 4倍，一臺(tái)90kw的電動(dòng)機(jī)其起動(dòng)電流將達(dá)到500a ，在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機(jī)的使用壽命大大下降，同時(shí)，起動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊和停泵時(shí)水垂現(xiàn)象，容易對(duì)機(jī)械散件、軸承、閥門(mén)、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備品、備件費(fèi)用。 

　　采用變頻器控制能根據(jù)冷凍水泵和冷卻水泵負(fù)載變化隨之調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在滿(mǎn)足中央空調(diào)系統(tǒng)正常工作的情況下使冷凍水泵和冷卻水泵作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)能目的。水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)從電網(wǎng)吸收的電能就會(huì)大大減少。 

　　其減少的功耗 △ p=p0 〔 1-(n1/n0)3 〕 （ 1 ）式 

　　減少的流量 △ q=q0 〔 1-(n1/n0) 〕 （ 2 ）式 

　　其中n1為改變后的轉(zhuǎn)速， n0為電機(jī)原來(lái)的轉(zhuǎn)速， p0為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下的電機(jī)消耗功率， q0為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的水泵流量。由上式可以看出流量的減少與轉(zhuǎn)速減少的一次方成正比，但功耗的減少卻與轉(zhuǎn)速減少的三次方成正比。如：假設(shè)原流量為100個(gè)單位，耗能也為100個(gè)單位，如果轉(zhuǎn)速降低10個(gè)單位，由（ 2 ）式△ q=q0 〔 1-(n1/n0) 〕 =100 ＊〔 1-(90/100) 〕 =10可得出流量改變了10個(gè)單位，但功耗由（ 1 ）式△ p=p0[1-(n1/n0)3]=100 ＊〔 1-(90/100)3 〕 =27.1可以得出，功率將減少27.1個(gè)單位，即比原來(lái)減少27.1% 。 

　　再因變頻器是軟啟動(dòng)方式，采用變頻器控制電機(jī)后，電機(jī)在起動(dòng)時(shí)及運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中均無(wú)沖擊電流，而沖擊電流是影響接觸器、電機(jī)使用壽命Zui主要、Zui直接的因素，同時(shí)采用變頻器控制電機(jī)后還可避免水垂現(xiàn)象，因此可大大延長(zhǎng)電機(jī)、接觸器及機(jī)械散件、軸承、閥門(mén)、管道的使用壽命。 

 

三、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理　

1、冷凍機(jī)組：通往各個(gè)房間的循環(huán)水由冷凍機(jī)組進(jìn)行“內(nèi)部熱交換”作用，使冷凍水降溫為5~7℃。并通過(guò)循環(huán)水系統(tǒng)向各個(gè)空調(diào)點(diǎn)提供外部熱交換源。內(nèi)部熱交換產(chǎn)生的熱量，通過(guò)冷卻水系統(tǒng)在冷卻塔中向空氣中排放。內(nèi)部熱交換系統(tǒng)是中央空調(diào)的“制冷源”。 

2、冷凍水塔：用于為冷凍機(jī)組提供“冷卻水”。 

3、“外部熱交換”系統(tǒng)：由兩個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)組成： 

⑴、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)由冷凍泵及冷凍管道組成。從冷凍機(jī)組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在各個(gè)房間內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降。 

⑵、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷卻泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍機(jī)組進(jìn)行熱交換，使水溫冷卻的同時(shí)，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水塔，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再將降了溫的冷卻水，送回到冷凍機(jī)組，如此不斷循環(huán)，帶走冷凍機(jī)組成釋放的熱量。 

4、冷卻風(fēng)機(jī) 

⑴、室內(nèi)風(fēng)機(jī)：安裝于所有需要降溫的房間內(nèi)，用于將由冷凍水冷卻了的冷空氣吹入房間，加速房間內(nèi)的熱交換； 

⑵、冷卻塔風(fēng)機(jī)用于降低冷卻塔中的水溫，加速將“回水”帶回的熱量散發(fā)到大氣中去。 

中央空調(diào)系統(tǒng)的四個(gè)部分都可以實(shí)施節(jié)電改造。但冷凍水機(jī)組和冷卻水機(jī)組的改造改造后節(jié)電效果Zui為理想，文章中我們將重點(diǎn)闡述對(duì)冷凍機(jī)組和冷卻機(jī)組的變頻調(diào)速技術(shù)改造。 

四、中央空調(diào)變頻系統(tǒng)改造方案 

現(xiàn)將內(nèi)蒙古某飯店的中央空調(diào)系統(tǒng)的變頻節(jié)能改造方案做一具體介紹。 

1．中央空調(diào)原系統(tǒng)簡(jiǎn)介： 

1.1該集飯店中央空調(diào)系統(tǒng)改造前的主要設(shè)備和控制方式：450冷噸冷氣主機(jī)2臺(tái)，型號(hào)為特靈二極式離心機(jī)，兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行；冷凍水泵2臺(tái)，揚(yáng)程28米配有功率45kw，冷卻水泵有2臺(tái)，揚(yáng)程35米，配用功率75kw。均采用兩用一備的方式運(yùn)行。冷卻塔2臺(tái)，風(fēng)扇電機(jī)11kw，并聯(lián)運(yùn)行。室內(nèi)風(fēng)機(jī)4臺(tái)，5.5kw，并聯(lián)運(yùn)行。 

1.2原系統(tǒng)的運(yùn)行及存在問(wèn)題：該飯店是一家五星飯店，為了給客入營(yíng)造一個(gè)良好的居住環(huán)境，飯店大部空間采用全封密的，且飯店大部分空間自然通風(fēng)效果不好，所以對(duì)夏季冷氣質(zhì)量的要求較高。由于中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須按天氣Zui熱、負(fù)荷Zui大時(shí)設(shè)計(jì)，且留有10%-20%左右的設(shè)計(jì)余量。其中冷凍主機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。這樣，冷凍水、冷卻水系統(tǒng)幾乎長(zhǎng)期在大流量、小溫差的狀態(tài)下運(yùn)行，造成了能量的極大浪費(fèi)。而且冷凍、冷卻水泵采用的均是y—△起動(dòng)方式，電機(jī)的起動(dòng)電流均為其額定電流的3—4倍，在如此大的電流沖擊下，接觸器的使用壽命大大下降；同時(shí)，啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊和停泵時(shí)的水錘現(xiàn)象，容易對(duì)機(jī)械器件、軸承、閥門(mén)和管道等造成破壞，從而增加維修工作量、維修費(fèi)用、設(shè)備也容易老化。另外由于冷凍泵軸輸送的冷量不能跟隨系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷的變化，其熱力工況的平衡只能由人工調(diào)整冷凍主機(jī)出水溫度，以及大流量小溫差來(lái)掩蓋。這樣，不僅浪費(fèi)能量，也惡化了系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行質(zhì)量。特別是在環(huán)境溫度偏低、某些末端設(shè)備溫控稍有失靈或靈敏度不高時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致大面積空調(diào)室溫偏冷，感覺(jué)不適，嚴(yán)重干擾中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。因?yàn)榭照{(diào)偏冷的問(wèn)題經(jīng)常接到客人的投訴，處理這些投訴造成不少人力資源的浪費(fèi)。 

根據(jù)實(shí)際情況，我們向該飯店負(fù)責(zé)人提出：利用變頻器、人機(jī)界面、plc、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊、溫度傳感器等構(gòu)成的溫差閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。對(duì)冷凍、冷卻水泵進(jìn)行改造，以節(jié)約電能、穩(wěn)定系統(tǒng)、延長(zhǎng)設(shè)備壽命。 

2．中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的具體方案 

中央空調(diào)系統(tǒng)通常分為冷凍（媒）水和冷卻水兩個(gè)系統(tǒng)（如下圖，左半部分為冷凍（媒）水系統(tǒng)，右半部分為冷卻水系統(tǒng)）。根據(jù)國(guó)內(nèi)外Zui新資料介紹，并多處通過(guò)對(duì)在中央空調(diào)水泵系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制改造的成功范例進(jìn)行考察，現(xiàn)在水泵系統(tǒng)節(jié)能改造的方案大都采用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。