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：

1、任達(dá)大廈現(xiàn)有中央空調(diào)為一套機(jī)組，有2臺(tái)15KW冷卻泵（一用一備），2臺(tái)11W冷凍泵（一用一備），由于主機(jī)壓縮機(jī)的改造空間不大，我們僅對(duì)冷卻系統(tǒng)和冷凍系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。

中央空調(diào)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，冷卻系統(tǒng)和冷凍系統(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)

對(duì)于冷凍水系統(tǒng)，由于低溫冷凍水溫度取決于蒸發(fā)器的運(yùn)行參數(shù)，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，使冷凍水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于熱負(fù)載的變化而變化。

3、冷卻水系統(tǒng)

對(duì)于冷卻水系統(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，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

本方案在保留原工頻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝，采用PLC進(jìn)行泵的自動(dòng)切換，并能監(jiān)控用電時(shí)間及狀況，配合加裝電表可清楚的知道節(jié)電情況，方便開展合同能源管理(EMC)。

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)行和軟啟運(yùn)，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。