1、 中央空調系統變頻節能改造   本文介紹了風機、水泵的節能原理，中央空調節能改造的原理和冷凍水、冷卻水的控制方法。1、引言改革開放以來，我國國民經濟迅速發展，但是能源工業的發展遠遠滿足不了需要，而且相當一個時期內能源缺口的狀態不會改觀，因此國家以開發與節約并重的能源政策為主。尤其以節約寶貴的二次能源-電能為主，我國電能最大的用戶是電機，約占50%，其中風機水泵的耗電占全部電能的30%.傳統的風機水泵的風量、水量的調節是靠風門、節流閥的調節。當風量、水量的需要減少時，風門、閥的開度減少；當風量、水量的需要增加時，風門、閥的開度增加。這種調節方式雖然簡單易行，已成習慣

2、，但它是以增加管網損耗，耗費大量能源在風門、閥上為代價的。并且通常在設計中，用戶風機水泵的設計容量都要比實際需要高出很多，這樣容易形成人們常說的“大馬拉小車”的現象，造成電能的大量浪費。如果采用調節速度的方式來調節流量，就可以從根本上防止電能浪費。近年來隨著電力電子技術的發展，變頻調速技術越來越成熟，因此推廣變頻調速在風機、泵類設備上的應用，對于減少能源浪費具有重要意義。2、中央空調系統的節能改造原理在中央空調系統中冷凍水泵和冷卻水泵的容量是按照建筑物最大設計熱負載選定的，且留有余量，而運行情況是一年四季長期在固定的最大水流量下工作，由于季節、晝夜和用戶負荷的變化，實際空調熱負載在絕大部分時間

3、內遠比設計負載低，圖1示出某建筑物的實測熱負載率變化的情況，由圖1可見，與決定水泵流量和壓力的最大設計負載（負載率為100%）相比，一年中負載率在50%以下的小時數約占全部運行時間的50%以上。一般冷凍水設計溫差為57，冷卻水的設計溫差為45，在系統流量固定的情況下，全年決大部分運行時間溫差僅為1.03.0，既在低溫差、大流量情況下工作，從而增加了管路系統的能量損失，浪費了水泵運行的輸送能量。根據統計分析，一般空調水泵的耗電量約占總空調系統耗電量的2030%，故節約低負載時水系統的輸送能量，具有很重要的意義，因此，隨熱負載而改變水量的變流量空調水系統顯示了其巨大的優越性，而得到越來越廣泛的應用

4、。采用變頻器調節泵的轉速可以方便地調節水的流量，其節能率通常都在40%以上。現從以下幾個方面分述之：2.1 風機、泵類負載調速節能原理風機是用來傳送氣體的機械設備，泵是用來傳送液體的機械設備，風機與泵都是把電動機的軸功率轉變為機械能的一種機械，它們的啟動力矩都較小，負載輕，具有很大節能潛力；二者的結構和工作原理基本相似。下面以泵類為例對其工作原理及其運行過程進行分析：（1）泵類的特性和參數純粹用于抽水的功率叫有效功率有效功率=（1000QH）/（75×60/0.736）=QH/6.11（kW）式中，Q為流量（m3/min）；H為總揚程（m）。設在揚程內1m3的水的重量為1000kg，

5、因此：泵的軸功率=（有效功率）/ 泵的效率（kW）電動機輸出功率=（1.051.2）×軸功率（kW）（2）管網的水阻特性當管網的水阻R保持不變時，水量與過水阻力之間的關系是不確定的，即水量Q與過水阻力h按阻力定律變化，其表達式為：式中，H過水阻力，R水阻系數。H=f（Q）關系曲線為水阻特性曲線，呈拋物線形狀，水阻系數R越大，曲線越陡，即過水阻力越大。3） 風機、泵類調速控制節能原理由流體力學可知，水量Q與轉速的一次方成正比，壓力H與轉速的平方成正比，功率P與轉速的立方成正比。式中： Qe風機、泵類的額定風（流）量；He風機、泵類的額定壓力；Pe風機、泵類的額定功率；ne風機、泵類的額

6、定轉速。2.2 冷凍水系統控制方式對于冷凍水系統，其出水溫度取決于蒸發器設定值，回水溫度取決于蒸發器接收的熱量，中央空調冷凍出水溫度與冷凍的回水溫度設計最大溫差為5（例如出水7，回水12），現采用在蒸發器的出水管和回水管路上裝有檢測其溫度的變送器、PID溫差調節器和變頻器組成閉環控制系統，通過冷凍水的溫差（例如T=5）控制，即可使冷凍水泵的轉速相應于熱負載的變化而變化。2.3 冷卻水系統控制方式對于冷卻水系統，由于低溫冷卻水溫度取決于冷卻塔的工況，我們只需控制高溫冷卻水（冷凝器出水）的溫度，即可控制溫差，現采用溫度變送器，PID調節器和變頻器組成閉環控制系統，冷凝器出水溫度控制在T（例凝器出水

7、）的溫度， 即可控制溫差， 現采用溫度變送器，PID調節器和變頻器組成閉環控制系統，冷凝器出水溫度控制在T（例如：37），使冷卻水泵的轉速相應于熱負載的變化而變化。2.4  關于冷凍水末端壓力問題的說明冷凍水泵降低流量降低轉速運行，人們擔心會不會影響供水末端壓力不足，導致缺水現象，實際上由于轉速降低雖然會使水泵供水壓力降低，然而管道特性的壓力損失也會隨流量減少而減少，即需要的壓力也會減少，供水壓力與轉速的二次方成比例降低，需要壓力（管道損失）則與流量的二次方成比例減少，二者可以相互補償。而另一方面，泵的“壓力-流量”特性是一個下降的特性，即隨著流量減少，泵的出口壓力將相對增加，致使供水末端壓力相對提高，也就是說，降低流量降低轉運行，不僅不會使末端供水問題惡化反而會有所改善。我們單位的實踐也證明了這一點。3 、結束語采用變頻閉環控制電機，按需要設定溫度，使設備儲備容量和隨時間季節變化的熱負載通過轉速調節，在滿足使用要求下達到最大限度的節能。以我公司中央空調系統為例，我們對部分風機、水泵進行改造，據統計分析節電率平均達到了2050%。另外，使用變頻器還具有以下特點：（1）變頻器對電動機的保護功能較好，有過電壓、欠電壓、過電流、