中央空调系统变频节能改造

一、概论

中央空调系统已广泛应用于工业与民用领域，在宾馆、酒店、写字楼、商场、住院部大楼、工业厂房中的中央空调系统，其制冷压缩机组、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制热负荷选定的，且再留有充足裕量。在没有使用具备负载随动调节特性的控制系统中，无论季节、昼夜和用户负荷的如何变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，造成了能量的巨大浪费。近年来由于电价的不断上涨，使得中央空调系统运行费用急剧上升，致使它在整个大厦营运成本费用中占据越来越大的比例，加之目前各生产、服务业竞争激烈，多数企业利润空间不够理想。因此电能费用的控制显然已经成为经营管理者所关注的问题所在。如果采用调节速度的方式来调节流量，就可以从根本上防止电能浪费。近年来随着电力电子技术的发展，变频调速技术越来越成熟，因此推广变频调速在风机、泵类设备上的应用，对于减少能源浪费具有重要意义。

二、中央空调系统
中央空调系统主要由以下几部份组成：
1、 冷冻机组： 冷冻机组为中央空调的制冷源，通往各末端的循环水由冷冻机组进行内部热交换，降温为冷冻水。
2、冷却水塔： 冷却水塔用于为冷冻机组提供冷却水；
3、外部热交换系统由两个循环水系统组成；
（1） 冷冻水循环系统：
由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各房间内进行热交换，带走房间热量，使房间内的温度下降。
从冷冻机组流出、进入房间的冷冻水简称为出水：流经所有的房间后回到冷冻机组的冷冻水简称为回水。
（2）冷却水循环系统：
由冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换，水温冷却的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔与大气进行热交换，然后在将降了温的冷却水，送回到冷却机组。如此不断循环，带走了冷冻机组释放的热量。
流进冷冻机组的冷却水简称为进水；从冷冻机组流回冷却塔的冷却水简称为回水。
4、冷却风机有两种情况：
（1）室内风机 安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换。
（2）冷却塔风机 用于降低冷却塔中的水温，加速将回水带回的热量散发到大气中去。
可以看出，中央空调系统是工作过程室一个不断地进行热交换的能量转换过程。在这里，冷冻水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。因此，对冷冻水和冷却水循环系统的控制便是中央空调控制系统的重要组成部份。

三、中央空调变频调速系统的控制依据

中央空调系统的外部热交换两个循环系统来完成。循环水系统的回水与进（出）水温度之差，反映了需要进行热交换的热量。因此，根据回水与进水（出）水温度之差来控制循环水的流动速度，从而控制了进行热交换的速度，是比较合理的控制方法。
（1）冷冻水循环系统的控制
由于冷冻水的回水温度是冷冻机组冷冻的结果，常常是比较稳定的。因此，单是回水温度的高低就足以反映房间内的温度。所以，冷冻泵的变频调速系统，可以简单地根据回水温度进行如下控制：回水温度高，说明房间温度高，应该提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度；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。简言之，对于冷冻水循环系统，控制依据是回水温度，即通过变频调速，实现水的恒温度控制。工作过程如下图：

运用四方变频进行节能改造的参数设置：F0.1=4，F8.0=0021，F8.1=0000，F8.2=根据实际需要进行设定。
（2）冷却水循环系统的控制：
由于冷却塔的水温是随环境温度而变的，其单侧水温度不能准确地反映冷冻机组内产生热量的多少。所以，对于冷却泵，以进水和回水间的温差作为控制依据，而实现进水和回水的恒温差控制是比较合理的。温差大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，增大冷却水的循环速度；温差小，说明冷冻机组产生的热量小，可以降低冷却泵的转速，减缓冷却水的循环速度，以节约能源。工作过程如下图：

运用四方通用变频器进行节能改造的参数设置：F0.1=8，F2.12=1，F8.0=0021，F8.1=0500，F8.2=根据实际需要进行设定。

四、中央空调系统进行变频改造的优点：

变频节能改造后除了可以节省大量的电能外还具有以下优点：

1、电机起动是软起动，电流从零到两倍额定电流变化，减小了大电流对电机的冲击，延长电机的使用寿命；

2、电机软起动转速从零开始缓慢升速，可以有效减少水泵或风机的机械磨损；

3、变频器是高性能的电力电子设备，具有较强的电机保护功能，能延长系统的各部件使用寿命；

4、经过改造后，可以使系统具有较高的可靠性，减少了环境噪音，减少了维修维护工作量。