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一、中央空調(diào)的發(fā)展

中央空調(diào)系統(tǒng)在現(xiàn)代企業(yè)及生活環(huán)境改善方面極為普遍，而且某此生活環(huán)境或生產(chǎn)工序中是屬必須的，即所謂人造環(huán)境，不僅是溫度的要求，還有濕度、潔凈度等。至所以要中央空調(diào)系統(tǒng)，目的是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高人的舒適度，集中供冷供熱效率高，便管理，節(jié)省投資等原因，為此幾乎企業(yè)、高層商廈、商務(wù)大樓、會(huì)場(chǎng)、劇場(chǎng)、辦公室、圖書(shū)館、賓館、商場(chǎng)、超市、酒店、娛樂(lè)場(chǎng)、體育館等中大型建筑上都采用中央空調(diào)的，它是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配套設(shè)施之一，電能的消耗非常之大，是用電大戶，幾乎占了用電量50%以上，日常開(kāi)支費(fèi)用很大。

由于中央空調(diào)系統(tǒng)都是按最大負(fù)載并增加一定余量設(shè)計(jì)，而實(shí)際上在一年中，滿負(fù)載下運(yùn)行最多只有十多天，甚至十多個(gè)小時(shí)，幾乎絕大部分時(shí)間負(fù)載都在70%以下運(yùn)行。通常中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍主機(jī)的負(fù)荷能隨季節(jié)氣溫變化自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，而與冷凍主機(jī)相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，幾乎長(zhǎng)期在100%負(fù)載下運(yùn)行，造成了能量的極大浪費(fèi)，也惡化了中央空調(diào)的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行質(zhì)量。

二 中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

1.冷凍機(jī)組

通往各個(gè)房間的循環(huán)水經(jīng)由冷凍機(jī)組進(jìn)行“內(nèi)部熱交換”作用，使冷凍水降溫為5~7℃。并通過(guò)循環(huán)水系統(tǒng)向各個(gè)空調(diào)點(diǎn)提供外部熱交換源。內(nèi)部熱交換產(chǎn)生的熱量，通過(guò)冷卻水系統(tǒng)在冷卻塔中向空氣中排放。內(nèi)部熱交換系統(tǒng)是中央空調(diào)的“制冷源”。

2. 冷凍水塔

用于為冷凍機(jī)組提供“冷卻水”。

3.“外部熱交換”系統(tǒng)

此系統(tǒng)由兩個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)組成：

a.冷凍水循環(huán)系統(tǒng)由冷凍泵及冷凍管道組成。

從冷凍機(jī)組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在各個(gè)房間內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降；

b.冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷卻泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍機(jī)組進(jìn)行熱交換，使水溫冷卻的同時(shí)，必將釋放大量的熱量，該熱量被冷卻水吸收，促使冷卻水溫度升高，冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入水塔，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再將降了溫的冷卻水，送回到冷凍機(jī)組，如此不斷循環(huán)，帶走冷凍機(jī)組所釋放的熱量。

4.冷卻風(fēng)機(jī)

a.室內(nèi)風(fēng)機(jī)安裝于所有需要降溫的房間內(nèi)，用于將由冷凍水冷卻了的冷空氣吹入房間，加速房間內(nèi)的熱交換。

b.冷卻塔風(fēng)機(jī)用于降低冷卻塔中的水溫，加速將“回水”帶回的熱量散發(fā)到大氣中去。

中央空調(diào)系統(tǒng)的四個(gè)部分都可以實(shí)施節(jié)電改造，但冷凍水機(jī)組和冷卻水機(jī)組改造后的節(jié)電效果最為理想。

5.系統(tǒng)組成

原系統(tǒng)中冷凍、冷卻水泵采用的均是Y-△起動(dòng)方式，電機(jī)的起動(dòng)電流均為其額定電流的3~4 倍，在如此大的電流沖擊下，接觸器的使用壽命大大下降；同時(shí)，啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊和停泵時(shí)的水錘現(xiàn)象，容易對(duì)機(jī)械部件、軸承、閥門和管道等造成破壞，從而增加維修工作量、維修費(fèi)用，設(shè)備也容易老化。

另外，由于冷凍泵軸輸送的冷量不能跟隨系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷的變化，其熱力工況的平衡只能由人工調(diào)整冷凍主機(jī)出水溫度，結(jié)果只能是用大流量獲得小溫差。這樣，不僅浪費(fèi)能量，也惡化了系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境與運(yùn)行質(zhì)量。特別是在環(huán)境溫度偏低、某些末端設(shè)備溫控稍有失靈或靈敏度不高時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致大面積空調(diào)室溫偏冷，感覺(jué)不適，嚴(yán)重干擾中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。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）。變頻器節(jié)能的效果是十分顯著的，這種節(jié)能回報(bào)是看得見(jiàn)的。特別是調(diào)節(jié)范圍大、啟動(dòng)電流大的系統(tǒng)及設(shè)備，通過(guò)圖2 可以直觀地看出在流量變化時(shí)只要對(duì)轉(zhuǎn)速（頻率）稍作改變就會(huì)使水泵軸功率有更大程度上的改變，此特點(diǎn)使得使用變頻器進(jìn)行調(diào)速成為一種趨勢(shì)，而且不斷深入并應(yīng)用于各行各業(yè)的調(diào)速領(lǐng)域。

根據(jù)上述原理可知：改變水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可改變水泵、風(fēng)機(jī)的輸出功率。

三、變頻改造方案

1.對(duì)冷凍泵進(jìn)行變頻改造PLC控制器通過(guò)溫度模塊及溫度傳感器將冷凍機(jī)的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計(jì)算出溫差值；然后根據(jù)冷凍機(jī)的回水與出水的溫差值來(lái)控制變頻器的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制熱交換的速度。溫差大，說(shuō)明室內(nèi)溫度高系統(tǒng)負(fù)荷大，應(yīng)提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度，加大流量，加快熱交換的速度；反之溫差小，則說(shuō)明室內(nèi)溫度低，系統(tǒng)負(fù)荷小，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度，減小流量，

降低熱交換的速度以節(jié)約電能。

9600系列冷凍水恒溫控制改造方案.doc

   2.對(duì)冷卻泵進(jìn)行變頻改造由于冷凍機(jī)組運(yùn)行時(shí)，其冷凝器的熱交換量是由冷卻水帶到冷卻塔散熱降溫，再由冷卻泵送到冷凝器進(jìn)行不斷循環(huán)的。冷卻水進(jìn)水出水溫差大，說(shuō)明冷凍機(jī)負(fù)荷大，需冷卻水帶走的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量；溫差小，則說(shuō)明，冷凍機(jī)負(fù)荷小，需帶走的熱量小，可降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量，以節(jié)約電能。

9600系列變頻器冷卻水恒溫控制.docx

   3.冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻控制通過(guò)檢測(cè)冷卻塔水的溫度對(duì)冷卻塔風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速閉環(huán)控制，使冷卻塔水溫恒定在設(shè)定溫度，可以有效地節(jié)省風(fēng)機(jī)的電能額外損耗，能達(dá)到最佳節(jié)電效果。

   4.室內(nèi)風(fēng)機(jī)組變頻控制通過(guò)檢測(cè)冷房溫度對(duì)變風(fēng)機(jī)組的風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)冷房溫度恒定在設(shè)定溫度。室內(nèi)風(fēng)機(jī)組變頻控制后可達(dá)到理想的節(jié)電效果，并且使空調(diào)效果更佳。

四、中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的優(yōu)點(diǎn)

變頻節(jié)能改造后除了可以節(jié)省大量的電能外還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）電機(jī)起動(dòng)是軟起動(dòng)，電流從0 A到額定電流變化，減小了大電流對(duì)電機(jī)的沖擊；

2）電機(jī)軟起動(dòng)轉(zhuǎn)速?gòu)? 開(kāi)始緩慢升速，可以有效減少水泵或風(fēng)機(jī)的機(jī)械磨損；

3）變頻器是高性能的電力電子設(shè)備，具有較強(qiáng)的電機(jī)保護(hù)功能，能延長(zhǎng)系統(tǒng)各部件的使用壽命；

4）使室溫維持恒定，讓人感到舒適；

5）經(jīng)過(guò)改造后，可以使系統(tǒng)具有較高的可靠性，減少了環(huán)境噪音，減少了維修維護(hù)工作量。