中央空调变频节能改造

在建筑物中央空调系统中，冷冻水泵和冷却水泵的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的，且留有一定的设计余量。在没有使用调速的系统中，水泵一年四季在工频状态下全速运行，只好采用节流或回流的方式来调节流量，产生大量的节流或回流损失，且对水泵电机而言，由于它是在工频下全速运行，因此造成了能量的大大浪费。‍

由于四季的变化，阴晴雨雪及白天与黑夜时，外界温度不同，使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低。也就是说，中央空调实际大部分时间运行在低负荷状态下。据统计，67%的工程设计热负荷值为94-165W/m²，而实际上83%的工程热负荷只有58-93 W/m²，满负荷运行时间每年不超过10-20小时。

实践证明，在中央空调的循环系统(冷却泵和冷冻泵)中接入变频系统，利用变频技术改变电机转速来调节流量和压力的变化用来取代阀门控制流量，能取得明显的节能效果。

中央空调系统概述

中央空调系统主要由主机、冷冻水循环系统、及冷却水循环系统三部分组成。 

如下图： 

存在问题分析

（1）一般来说，中央空调系统的最大负载能力是按照天气最热，负荷最大的条件来设计的，存在着很大宽裕量，但实际上系统极少在这些极限条件下工作，根据有关资料统计，空调设备97%的时间运行在70%负荷以下波动。

（2）中央空调系统的冷冻水泵、冷却水泵通常按照建筑物最大热负荷设计，且留有高达20%的余量，实际空调负荷率比设计值小许多。

（3）冷冻水、冷却水循环泵启动方式对设备和电网的冲击很大。

（4）冷冻水、冷却水循环泵不能根据实际需求来调整循环量，自动化程度低，电机工作效率低下，造成大量电力浪费，并加速机组磨损。

（5）整个系统运行噪音大、控制性能差、耗电量大、使用寿命短；在维护管理，检修调整方面工作量大，维护费用高。

（6）使用阀门控制，节流损失大。

节能技改思路

(1)对冷冻水循环泵和冷却水循环泵改造的常用方法是对其进行变频控制，在冷冻泵和冷却泵的控制柜中加装智能变频调节装置，根据建筑楼层空调需求量动态调节水泵流量来提高中央空调的舒适度，同时达到节能的目的。

(2)为了使冷却塔的风机更有效合理的运行，在冷却塔的进水口和出水口采集冷却水温度，对冷却风机进行变频控制。

（3）空调机柜也有节能空间，变频控制和调整压缩机转速的控制系统，使之始终处于最佳的运行状态，从而提高能效比。

变频控制技术

节能控制原理

根据流体力学可知：水泵、风机的流量（风量）与其转速成正比；水泵、风机的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）根据上述原理可知：改变水泵、风机的转速就可改变水泵、风机的功率，对中央空调风机、水泵进行变频节能控制的效果将非常可观。

对于冷却水循环系统，回水与出水温度之差，反应了需要进行交换的热量；根据回水和出水温度之差，通过控制循环水的速度来控制热交换的速度，在满足系统冷却需要的前提下，达到节电的目的。温差大说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，增大循环速度，加速冷却水的降温；温差小，说明冷冻机组产生的热量小，可降低冷却泵的循环速度，以节约电能。

在冷冻循环系统中，由于出水温度比较稳定，因此仅回水温度就足以反应了房间的温度，所以PLC可根据回水温度进行控制。回水温度高，说明房间温度高，应提高冷冻泵转速，加快冷冻水的循环；反之回水温度低说明房间温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度，以节约能源（其控制过程同冷却泵循环系统类似）。

变频控制后的效果

采用现代先进的变频技术，实现电动机的软起动与软停止，消除电动机起动电流对电网的冲击，减小电动机的机械磨损，实现电动机无级调速，改善了电动机运行的平滑性，延长电动机的使用寿命。同时提高电机的功率因数到0.95以上，避免不必要的电能损耗。降低风机、水泵运行的噪音，减少热量的排放，大大改善机房的工作环境。

采用高精密的检测技术，使中央空调系统的温度得到高效、合理的控制。

根据中央空调系统的负荷分析，对风机、循环水泵进行变流量控制，使风机、水泵合理、高效地运行，节约能源。变频器有自动整定能力，可以优化电机的启动和正常运行。

采用计算机控制技术，丰富了系统的智能化控制功能，为操作人员创造便捷、灵活、舒适的工作环境。

开环、闭环同时采用，凝聚了中央空调控制的全部精华，节能降耗提高自动化程度，运行安全可靠、无人值守。