摘要：中央空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)是按天氣最熱、負(fù)荷最大計(jì)算的，并留10-20%的設(shè)計(jì)余量。然而實(shí)際上絕大部分時(shí)間中央空調(diào)是不會(huì)運(yùn)行在滿負(fù)荷狀態(tài)下，存在較大的富余，尤其是春秋兩季更明顯。中央空調(diào)的冷凍主機(jī)是可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載，但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)，這就造成了能源的很大浪費(fèi)。
　　關(guān)鍵詞：中央空調(diào)，節(jié)能，改造
　　本人有幸主持參與了順聯(lián)國際購物中心中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水泵和冷卻水泵節(jié)能改造，并取得良好的效果，現(xiàn)就有關(guān)的改造情況介紹如下：
　　順聯(lián)國際購物中心是一家經(jīng)營品牌產(chǎn)品、名優(yōu)產(chǎn)品的大規(guī)模的綜合商場，其購物環(huán)境、舒適度要求高，室內(nèi)溫度需控制在22～24℃。商場安裝了一臺(tái)750冷噸開利中央空調(diào)機(jī)組，其中冷凍泵三臺(tái)75KW水泵，冷卻泵三臺(tái)75KW水泵。中央空調(diào)是國際購物中心里的耗電大戶，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。
　　一、水泵節(jié)能改造的原理
　　由水泵的工作原理可知：水泵的流量與其轉(zhuǎn)速成正比；水泵揚(yáng)程與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，而水泵的軸功率等于流量與揚(yáng)程的乘積，故水泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比），
　　即：Q∝nH∝n2P∝n3
　　變頻器能根據(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。
　　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。
　　例如：假設(shè)原流量為100，耗能也為100。如果轉(zhuǎn)速降低10，由②式得減少的流量△Q為10，由①式得減少的功耗△P為27.1，即比原來減少27.1%。
　　二、水泵節(jié)能改造的方案
　　根據(jù)該中央空調(diào)系統(tǒng)的配置情況，對(duì)冷卻水系統(tǒng)，冷凍水系統(tǒng)進(jìn)行變頻控制改造，控制方式采用變頻器一拖三帶軟起動(dòng)器，控制信號(hào)采用溫度自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)。即用溫度傳感器對(duì)冷卻水的水溫、冷凍水溫差的進(jìn)行采樣，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（一般為4—20mA）后送至變頻器,變頻器將該信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后決定變頻器輸出頻率，改變冷凍水泵、冷卻水泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)能目的。
　　1．系統(tǒng)主回路
　　冷凍、冷卻系統(tǒng)主回路：如圖

　　2．冷凍系統(tǒng)工作原理
　　在制冷模式下，在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個(gè)冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測(cè)冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減。機(jī)組變頻啟動(dòng)時(shí)，回水溫度高于設(shè)定溫度，變頻器起動(dòng)1號(hào)電機(jī)（KMA、1KM1閉合），當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)行后，將其切換到工頻運(yùn)行（閉合1KM2，斷開KMA、1KM1）；變頻器檢測(cè)回水溫度，如果回水溫度高于設(shè)定溫度，變頻器升頻運(yùn)行2號(hào)電機(jī)（KMA、2KM1閉合），直至2號(hào)電機(jī)工頻運(yùn)行（閉合2KM2，斷開2KM1），變頻器升頻運(yùn)行3號(hào)電機(jī)（3KM1閉合）；反之，2臺(tái)主電機(jī)全部工頻運(yùn)行時(shí)，如果回水溫度低于設(shè)定溫度，變頻器降頻運(yùn)行，當(dāng)變頻器運(yùn)行到切換下限時(shí)，如果回水溫度低于設(shè)定溫度，變頻器將運(yùn)行時(shí)間最長的工頻電機(jī)停止（斷開1KM2），變頻器升頻運(yùn)行一段時(shí)間后，檢測(cè)回水溫度低于設(shè)定溫度，變頻器降頻運(yùn)行，直至全部工頻電機(jī)停止，變頻器運(yùn)行到低于切換頻率下限時(shí)，以鎖定的下限頻率運(yùn)行。制熱模式下的原理相似，在此不累述。軟起動(dòng)器起動(dòng)作為工頻運(yùn)行方式備用。以上兩種種方式?jīng)_擊電流較小，對(duì)電網(wǎng)基本無影響，還可以消除“水錘效應(yīng)”，在中大型供水系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。
　　3．冷卻水系統(tǒng)的閉環(huán)控制
　　在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)節(jié)冷卻水流量，當(dāng)中中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時(shí)，減少冷卻水流量；當(dāng)中中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時(shí)，加大冷卻水流量，從而達(dá)到在保證中中央空調(diào)機(jī)組正常工作的前提下達(dá)到節(jié)能增效的目的。
　　先確定一個(gè)冷卻泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定。變頻冷卻水泵的頻率是取冷卻管進(jìn)、出水溫度差和出水溫度信號(hào)來調(diào)節(jié)，當(dāng)進(jìn)、出水溫差大于設(shè)定值時(shí)，頻率無極上調(diào)，當(dāng)進(jìn)、出水溫差小于設(shè)定值時(shí)，頻率無極下調(diào)，同時(shí)當(dāng)冷卻水出水溫度高于設(shè)定值時(shí)，頻率優(yōu)先無極上調(diào)，當(dāng)冷卻水出水溫度低于設(shè)定值時(shí)，按溫差變化來調(diào)節(jié)頻率，進(jìn)、出水溫差越大，變頻器的輸出頻率越高；進(jìn)、出水溫差越小，變頻器的輸出頻率越低。
　　三、中央空調(diào)節(jié)能改造的效果
　　通過對(duì)冷凍、冷卻系統(tǒng)的節(jié)能改造，取得了以下三方面的效果：
　　1．改善了空調(diào)機(jī)組的控制性能
　　空調(diào)機(jī)組的水泵設(shè)備通過節(jié)能改造后，冷凍、冷卻系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，高效節(jié)能，保護(hù)功能完善，運(yùn)行操作簡單安裝方便，實(shí)現(xiàn)了原系統(tǒng)與變頻運(yùn)行雙回路控制、切換。原系統(tǒng)由Y-△啟動(dòng)改為軟啟動(dòng)器起動(dòng)，保證水泵電機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)、低噪音，環(huán)保效果顯著。
　　2．節(jié)電效果顯著
　　對(duì)本次中央空調(diào)的冷凍、冷卻系統(tǒng)節(jié)能效果進(jìn)行測(cè)試。在冷凍泵、冷卻泵分別裝電度表，實(shí)測(cè)工頻（改造前）和變頻（改造后）兩種運(yùn)行模式下的耗電情況，計(jì)算出節(jié)電率。測(cè)試時(shí)的氣溫不高（26℃），中央空調(diào)的負(fù)荷輕。
　　①中央空調(diào)節(jié)能測(cè)試記錄

　　
　　節(jié)電率：冷凍泵系統(tǒng)(84.15-51.95)/84.15X100%=38.26%
　　冷卻泵系統(tǒng)(59.75-27.65)/59.75X100%=53.72%
　　②測(cè)試結(jié)果分析及評(píng)價(jià)：

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