一、概述： 在中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍水泵和冷卻水泵的容量是根據(jù)建筑物最大設(shè)計(jì)熱負(fù)荷選定的，且留有一定的設(shè)計(jì)余量。在沒(méi)有使用調(diào)速的系統(tǒng)中，水泵一年四季在工頻狀態(tài)下全速運(yùn)行，只好采用節(jié)流或回流的方式來(lái)調(diào)節(jié)流量，產(chǎn)生大量的節(jié)流或回流損失，且對(duì)水泵電機(jī)而言，由于它是在工頻下全速運(yùn)行，因此造成了能量的大大浪費(fèi)。由于四季的變化，陰晴雨雪及白天與黑夜時(shí)，外界溫度不同，使得中央空調(diào)的熱負(fù)荷在絕大部分時(shí)間里遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)荷低。也就是說(shuō)，中央空調(diào)實(shí)際大部分時(shí)間運(yùn)行在低負(fù)荷狀態(tài)下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，67%的工程設(shè)計(jì)熱負(fù)荷值為94-165W/m2，而實(shí)際上83%的工程熱負(fù)荷只有58-93 W/m2，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間每年不超過(guò)10-20小時(shí)。實(shí)踐證明，在中央空調(diào)的循環(huán)系統(tǒng)（冷卻泵和冷凍泵）中接入變頻系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量和壓力的變化用來(lái)取代閥門控制流量，能取得明顯的節(jié)能效果。 二、節(jié)能原理： 由流體傳輸設(shè)備水泵、風(fēng)機(jī)的工作原理可知：水泵、風(fēng)機(jī)的流量（風(fēng)量）與其轉(zhuǎn)速成正比；水泵、風(fēng)機(jī)的壓力（揚(yáng)程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，而水泵、風(fēng)機(jī)的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵、風(fēng)機(jī)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）根據(jù)上述原理可知：降低水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就，水泵、風(fēng)機(jī)的功率可以下降得更多。例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=（45/50）3=0.729，即P45=0.729P50（P為電機(jī)軸功率）；將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=（40/50）3=0.512，即P40=0.512P50（P為電機(jī)軸功率）。 由以上內(nèi)容可以看出，用變頻器進(jìn)行流量（風(fēng)量）控制時(shí)，可節(jié)約大量電能。中央空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)是按現(xiàn)場(chǎng)最大冷量需求量來(lái)考慮的，其冷卻泵，冷凍泵按單臺(tái)設(shè)備的最大工況來(lái)考慮的，在實(shí)際使用中有90%多的時(shí)間，冷卻泵、冷凍泵都工作在非滿載狀態(tài)下。而用閥門、自動(dòng)閥調(diào)節(jié)不僅增大了系統(tǒng)節(jié)流損失，而且由于對(duì)空調(diào)的調(diào)節(jié)是階段性的，造成整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)工作在波動(dòng)狀態(tài)；而通過(guò)在冷卻泵、冷凍泵上加裝變頻器則可一勞永逸地解決該問(wèn)題，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并可通過(guò)變頻節(jié)能收回投資。同時(shí)變頻器的軟啟動(dòng)功能及平滑調(diào)速的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，并延長(zhǎng)機(jī)組及網(wǎng)管的使用壽命。因此，隨熱負(fù)荷而改變水量的變流量空調(diào)水系統(tǒng)顯示了巨大的優(yōu)越性，因而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，采用SPWM變頻器調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，可以方便地調(diào)節(jié)水的流量，根據(jù)負(fù)荷變化的反饋信號(hào)經(jīng)PID調(diào)節(jié)與變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使泵的轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷變化，這樣就可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能，其節(jié)能率通常都在20%以上。改造的節(jié)電率與用戶的使用情況密切相關(guān)，一般情況下，春、秋兩季運(yùn)行節(jié)電率較高，可達(dá)40%以上，夏季由于用戶本身需要的電能就大，可節(jié)省的空間有限，一般在20%左右。 三、節(jié)能方案說(shuō)明： 1、 中央空調(diào)系統(tǒng)機(jī)組中有冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)。我們可對(duì)冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。中央空調(diào)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)的進(jìn)、出水溫差（△T）約為2℃，根據(jù)：冷凍水、冷卻水帶走的熱量（r）_= 流量（Q）×溫差（△T）我們可以適當(dāng)提高溫差（△T），降低流量（Q），也即降低轉(zhuǎn)速，即可達(dá)到節(jié)能的目的。中央空調(diào)系統(tǒng)變頻改造的原理示意圖如下： 2、 冷凍水系統(tǒng)：由于低溫冷凍水溫度取決于蒸發(fā)器的運(yùn)行參數(shù)（冷凍水出水溫度為12℃），只需控制高溫冷凍水（回水）的溫度，即可控制溫差，現(xiàn)采用溫度傳感器、PID調(diào)節(jié)器和變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，冷凍水回水溫度控制在T1（例如17℃），使冷凍水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于負(fù)載的變化而變化。 3、 冷卻水系統(tǒng)：取冷凝器兩側(cè)冷卻水的溫度作為控制參數(shù)，采用溫度傳感器、PID溫差調(diào)節(jié)器和變頻器及冷卻水泵組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，冷卻水溫差控制在△T2（例如：5℃），使冷卻水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于熱負(fù)載的變化而變化，而冷卻水的溫差保持在設(shè)定值不變，使系統(tǒng)在滿足主機(jī)工況不變條件下，冷卻水泵系統(tǒng)節(jié)能最大。 4、控制方式： 1）、冷凍水系統(tǒng)在出/回水管路上裝有溫度變送器，變送器輸出的4-20mA信號(hào)輸入中央控制單元進(jìn)行溫差處理，再將溫差信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA信號(hào)輸入PID控制器，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)溫差變大、偏離定值時(shí)，變頻泵會(huì)自動(dòng)加速，使出/回水溫差往定值靠近；反之，當(dāng)出/回水溫差下降，變頻泵自動(dòng)減速。如果由于使回水溫度上升過(guò)高，超出溫差設(shè)定范圍，變頻泵頻率升至上限，而回水溫度仍在上限，中央控制單元發(fā)出加泵指令，變頻泵會(huì)自動(dòng)切換至工頻運(yùn)行，變頻器再去軟啟第二臺(tái)泵。如果變頻泵頻率至下限，而回水溫度同時(shí)在下限，中央控制單元會(huì)發(fā)出減泵指令，減泵按“先開先?！钡脑瓌t，直至1臺(tái)泵變頻運(yùn)行； 2）、冷卻水系統(tǒng)與冷凍水系統(tǒng)控制方式相反； 3）、運(yùn)行臺(tái)數(shù)在1-3臺(tái)間變化，可采用自動(dòng)加/減泵方法，即根據(jù)實(shí)際負(fù)荷大小，自動(dòng)加/減泵（PLC控制）；也可采用根據(jù)警告手動(dòng)開/停泵。 4）、當(dāng)變頻器故障跳閘，在自動(dòng)模式下，會(huì)自動(dòng)切換到工頻運(yùn)行，同時(shí)給出報(bào)警信號(hào)。在手動(dòng)模式下，給出報(bào)警信號(hào)，手動(dòng)切換工頻或開啟另一臺(tái)泵。 5）、1臺(tái)變頻器可分別拖動(dòng)多臺(tái)泵，可自動(dòng)輪換，也可人為輪換。 四、中央空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)變頻改造后的性能 （1）采用變頻器閉環(huán)控制，可按需要進(jìn)行軟件組態(tài)并設(shè)定溫度進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使電機(jī)輸出功率隨熱負(fù)載的變化而變化，在滿足使用要求的前提下達(dá)到最大限度的節(jié)能。 （2）由于降速運(yùn)行和軟啟動(dòng)，減少了振動(dòng)、噪音和磨損，延長(zhǎng)了設(shè)備維修周期和使用壽命，提高了設(shè)備的MTBF（平均故障維修時(shí)間）值，并減少了對(duì)電網(wǎng)沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性。 （3）系統(tǒng)具有各種保護(hù)措施，使系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率和安全可靠性大大提高。 （4）變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)與原工頻控制系統(tǒng)互為互鎖，不影響原系統(tǒng)的運(yùn)行，且在變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)檢修或故障時(shí)，原工頻控制系統(tǒng)照樣可以正常運(yùn)行。 五、 投資回報(bào)率分析： 1. 系統(tǒng)改造后以平均節(jié)電率32%，年運(yùn)行時(shí)間3000小時(shí)，每度電費(fèi)0.55元計(jì)算：每千瓦年節(jié)電528.00元。 2. 投資成本：每千瓦投資約700元。 3. 每千瓦節(jié)電投資回報(bào)率 = 528.00 ÷ 700.00= 0.75 4. 投資回報(bào)周期 = 12（個(gè)月） ÷ 0.75 = 12 ÷0.75 = 16（個(gè)月）