中央空調(diào)節(jié)能改造
第一章 前    言
1.1 概述
變頻調(diào)速技術(shù)作為一種成熟的節(jié)能手段已在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，利用變頻調(diào)速技術(shù)空調(diào)通風系統(tǒng)進行節(jié)能改造、可以大幅度降低電力消耗，減少龐大的電費支出。我公司采用全球500強企業(yè)美國艾默生公司生產(chǎn)的變頻調(diào)速器對空調(diào)風機、冷凍水泵冷卻水泵的節(jié)電率在30－60％，可大大地降低了企業(yè)的運營成本。
2.1中央空調(diào)目前存在的問題
中央空調(diào)系統(tǒng)含冷凍泵。根據(jù)季節(jié)變化人為決定水泵的運行臺數(shù)，啟動方式大多為星--三角降壓啟動。工作時泵一直工頻運轉(zhuǎn)，不會因室溫變化而降速，能源浪費嚴重。水泵直接起動對設(shè)備的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設(shè)備維護工作量大。
制冷風機一旦工作不會因室溫變化而降速，能源浪費嚴重。
2.2中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能分析
中央空調(diào)是大型商場、賓館、超市、寫字樓、工廠等許多用電場所里耗電最大的單元，在總電費支出中，僅中央空調(diào)就占去了60％左右，因此中央空調(diào)節(jié)電就顯得尤其重要。但節(jié)電不是再生能源，而是提高用電效率，節(jié)電一定要有一個節(jié)電的空間存在。中央空調(diào)在設(shè)計和設(shè)備選型時通常是按照當?shù)貧v史上氣溫最高的天氣來設(shè)計，且留有15～20％的余量，也就是說即使是在天氣最熱的季節(jié)，空調(diào)也是有余量的（個別特殊情況例外），這部分余量為設(shè)計余量。    除此之外，一年當中需要開空調(diào)的幾個月當中，溫差也很大，如5月份開空調(diào)與8月份開空調(diào)相比，5月份就有更大的余量，如圖1所示：
    藍色部分為設(shè)計余量，紅色部分為季節(jié)變化產(chǎn)生的余量，這部分余量就是節(jié)電空間。    單獨就一天而言，氣溫也有高低，中午和晚上所需制冷量也是不一樣的，如圖2所示：
   紅色部分為時差溫度變化產(chǎn)生的余量，也是一個可以節(jié)電的空間。任何一個系統(tǒng)如果沒有節(jié)電的空間，再談節(jié)電就沒有意義，而中央空調(diào)正好存在以上分析的節(jié)電空間，所以說中央空調(diào)節(jié)電有很大的空間是完全可能的。    據(jù)權(quán)威部門調(diào)查分析，全國90％以上的中央空調(diào)基本是運行在70％的負荷以下，考慮季節(jié)氣溫變化和時差變化因素節(jié)電空間就更大。  
 

大部分中央空調(diào)的主機有自動加載和卸載的功能，且主機有螺桿式、活塞式、離心式等多種機型，不全是平方轉(zhuǎn)矩負載，對其進行節(jié)電改造投資大，投資回收期長，一般不改動空調(diào)的主機。    因此，中央空調(diào)的改造主要把目光集中在了循環(huán)系統(tǒng)上。如果對循環(huán)系統(tǒng)進行節(jié)電改造，使主機也能間接節(jié)電，將是一個很好的節(jié)能方案。事實證明，通過對冷凍泵與冷卻泵的合理化控制，不但循環(huán)系統(tǒng)本身可節(jié)能30～60％，而且可以促進主機間接節(jié)能5～10％。中央空調(diào)系統(tǒng)中的循環(huán)系統(tǒng)、冷卻泵與冷凍泵除個別小型機型外，大部分為多泵，隨著天氣變化而啟動不同數(shù)量的泵，即：氣溫高時多開泵，氣溫低時少開泵，表面上看已經(jīng)采取了節(jié)能手段，但是有些情況是沒有辦法解決的，例如開一臺泵不夠開兩臺泵浪費的問題，
開0.7臺泵就能滿足的情況, 但只能開一臺泵而造成浪費。中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)就是以冷凍水與冷卻水的進出水溫度為控制依據(jù)，對冷凍泵、冷卻泵及送風系統(tǒng)的風機進行變頻控制，使中央空調(diào)系統(tǒng)始終運行在最佳的狀態(tài)，從而達到節(jié)電的目的。   
我們知道，離心式水泵及風機流量壓力與軸功率之間存在以下關(guān)系：  
流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比。   
壓力（揚程）與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。   
軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。   
當降低水泵風機的轉(zhuǎn)速時，流量也同比例下降，但功率卻以轉(zhuǎn)速的立方迅速下降，它們之間的關(guān)系如下表所示：
頻率Hz 50 45 40 35 30 25 20 15
轉(zhuǎn)速％ 100 90 80 70 60 50 40 30
壓力％ 100 81 64 49 36 25 16 9
揚程％ 100 81 64 49 36 25 16 9
流量％ 100 90 80 70 60 50 40 30
功率％ 100 72.9 51.2 34.3 21.6 12.5 6.4 2.7
節(jié)電率％ 0 27.1 48.8 65.7 78.4 87.5 93.6 97.3
舉

例 揚程m 150 121.5 96 73.5 54 37.5 24 13.5
 流量m3 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600
 功率kw 110 80.19 56.32 37.73 23.76 13.75 7.04 2.97
根據(jù)以上規(guī)律，可以得出對于風機、水泵進行節(jié)電改造，可以使系統(tǒng)在經(jīng)濟合理的狀態(tài)下運行達到節(jié)能的目的。
冷凍水冷卻水系統(tǒng)是按最大冷負荷進行設(shè)計的，但實際賓館的冷負荷不僅在不同的季節(jié)是變化很大的，而且在同一季節(jié)不同的天氣（晴天和陰雨天）也是變化的，而且在同一天的早中晚各個不同的時刻也都是在變化之中，未采用變頻以前只能通過閥門來進行調(diào)節(jié)，盡管能減少部分負荷但仍造成了很大的電能浪費，采用變頻后可以根據(jù)冷負荷的變化來調(diào)整電機轉(zhuǎn)速和流量，電機的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化后，所消耗的電能大大減少。