中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能經(jīng)驗總結(jié)

1、 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)目錄一、 中央空調(diào)系統(tǒng)運行原理概述 . 2（一） 中央空調(diào)系統(tǒng)的組成 . 2（二） 中央空調(diào)系統(tǒng)運行原理 . 3二、 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能 . 5（一） 系統(tǒng)設(shè)計中的節(jié)能 . 5（二） 減少室內(nèi)的熱負(fù)荷 . 5（三） 提高中央空調(diào)系統(tǒng)的效率 . 7（四） 中央空調(diào)運行節(jié)能 . 8（五） 中央空調(diào)系統(tǒng)的維護與節(jié)能 . 12（六） 節(jié)能計量監(jiān)測與管理 . 14（七） 中央空調(diào)節(jié)能最佳方法 . 15三、 變頻器在中央空調(diào)上的應(yīng)用 . 16四、 供水系統(tǒng)變頻節(jié)能改造 . 22（一） 冷卻水泵變頻控制 . 23（二） 冷凍水泵變頻控制 . 23（三） 冷卻塔風(fēng)機變頻控制 . 24（四）

2、 采用變頻器的其他益處 . 24（五） 中央空調(diào)機組外變頻器的控制方式 . 24五、 中央空調(diào)末端設(shè)備變風(fēng)量機組變頻控制 . 25六、 空調(diào)節(jié)能的新動向 . 26（一） 變流量技術(shù)與變頻調(diào)速 . 26（二） 蓄能空調(diào)技術(shù) . 281 一、中央空調(diào)系統(tǒng)運行原理概述（一）中央空調(diào)系統(tǒng)的組成中央空調(diào)系統(tǒng)是由一系列驅(qū)動流體流動的運動設(shè)備(如水泵、風(fēng)機及壓縮機)、各種型式的熱交換器(如風(fēng)機盤管、蒸發(fā)器、冷凝器及中間熱交換器等)及連接各種裝置的管道(如風(fēng)管、水管及冷媒管)和閥件所組成。系統(tǒng)一般可分下列五個循環(huán)：（1）室內(nèi)空氣循環(huán)；（2）冷水循環(huán)；（3）冷媒循環(huán)；（4）冷卻水循環(huán)；（5）室外空氣循環(huán)?？傮w說

3、來，構(gòu)成中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備和機械主要是熱交換器和流體機械兩種。熱交換器是作為高、低溫兩種工作流體能量交換的設(shè)備。當(dāng)任何一組熱交換器效果不好時，會增加系統(tǒng)耗電率(kW/RT)，不是系統(tǒng)耗電量增加，就是冷凍能力下降。流體機械則是推動工作流體循環(huán)的動力裝置，其耗電量 W=QHh/。耗電量的多少決定于運轉(zhuǎn)時數(shù) h，輸送的工作流體流量 Q，工作流體循環(huán)所需要的揚程 H 以及效率，減少其中任何一項，都可達(dá)到節(jié)能的目的。2 3 首先低壓氣態(tài)冷媒被壓縮機加壓進(jìn)入冷凝器并逐漸冷凝成高壓液體。在冷凝過程中冷媒會釋放出大量熱能，這部分熱能被冷凝器中的冷卻水吸收并送到室外的冷卻塔上，最終釋放到大氣中去。隨后冷凝器中的

4、高壓液態(tài)冷媒在流經(jīng)蒸發(fā)器前的節(jié)流降壓裝置時，因為壓力的突變而氣化，形成氣液混合物進(jìn)入蒸發(fā)器。冷媒在蒸發(fā)器中不斷氣化，同時會吸收冷凍水中的熱量使其達(dá)到較低溫度。最后，蒸發(fā)器中氣化后的冷媒又變成了低壓氣體，重新進(jìn)入了壓縮機，如此循環(huán)往復(fù)。 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)該部分由冷凍泵、室內(nèi)風(fēng)機及冷凍水管道等組成。從主機蒸發(fā)器流出的低溫冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道（出水），進(jìn)入室內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)的熱量，最后回到主機蒸發(fā)器（回水）。室內(nèi)風(fēng)機用于將空氣吹過冷凍水管道，降低空氣溫度，加速室內(nèi)熱交換。 冷卻水循環(huán)部分該部分由冷卻泵、冷卻水管道、冷卻水塔及冷凝器等組成。冷凍水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)熱交換的同時，必將帶走

5、室內(nèi)大量的熱能。該熱能通過主機內(nèi)的冷媒傳遞給冷卻水，使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升溫后的冷卻水壓入冷卻水塔（出水），使之與大氣進(jìn)行熱交換，降低溫度后再送回主機冷凝器（回水）。4 二、中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能（一）系統(tǒng)設(shè)計中的節(jié)能要實現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，首先應(yīng)設(shè)計合理。中央空調(diào)系統(tǒng)是為空調(diào)建筑服務(wù)的，因此，節(jié)能設(shè)計可以分為兩方面，一方面是減少空調(diào)建筑的熱負(fù)荷，另一方面是提高中央空調(diào)系統(tǒng)的效率?？照{(diào)建筑在夏季依靠制冷機將室內(nèi)的熱負(fù)荷移到室外。顯然，減少了室內(nèi)的熱負(fù)荷，制冷機的運行時間就減少，中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗就減少。室內(nèi)的熱負(fù)荷來自兩方面，一是由室內(nèi)外溫差而引起的熱量交換，另一方面是室內(nèi)照明和設(shè)備產(chǎn)生的熱

6、負(fù)荷。因此，可以采取遮陽、氣密、絕熱等措施，以減少室內(nèi)的熱負(fù)荷達(dá)到節(jié)能。（二）減少室內(nèi)的熱負(fù)荷1遮陽減少陽光直接輻射屋頂、墻、窗及透過窗戶進(jìn)入室內(nèi)，可采用挑檐、遮陽板(篷)、鍍膜玻璃等；減輕外墻、屋面吸收陽光幅射熱，可采用淺色外墻飾面，將絕熱層設(shè)在外墻外側(cè)和屋頂屋面，或架空屋面。增加外遮陽對夏季冷負(fù)荷(或供冷量)減少十分明顯。據(jù)中國建筑科學(xué)研究院測定，在水泥屋面刷上石灰水，夏季屋面的表面溫度可降低 16-19。5 2氣密提高門窗氣密性，防止縫隙進(jìn)風(fēng)。采用塑鋼門窗不僅氣密性好，而且熱阻大，并可降低噪音，減少灰塵?；虿捎瞄T窗密封條，提高門窗氣密性。房間換氣次數(shù)由 8 降到 5 次，建筑物的耗冷可降

7、低 8左右。因此設(shè)計中應(yīng)采用密閉性良好的門窗。加設(shè)密閉條是提高門窗氣密性的重要手段。根據(jù)門窗的具體情況，分別采用不同的密封條如橡膠條、塑料條或橡塑結(jié)合的密封條。3絕熱采用絕熱材料對墻、屋頂、門窗等進(jìn)行絕熱，如巖棉、礦渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、膨脹珍珠巖、加氣混凝土、聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料、PVC 塑料門窗、中 空玻璃等，以減少圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)。采用空心砌塊、二層窗等，利用空氣隔熱，也可起到絕熱作用。增設(shè)外墻及屋頂?shù)谋貙訉Χ?、夏兩季?jié)能有利。4控制窗墻比窗墻比是窗洞口與墻的面積比值，增大這個比值不利于空調(diào)建筑節(jié)能。通過外窗的耗熱量占建筑物總耗熱量的 35%45%。一般規(guī)定各朝向的窗墻比不得

8、大于下列數(shù)字：北向 25%；東、西面向 30%；南向 35%。減少窗、墻面積比，對減少夏季冷負(fù)荷有較好的效果。窗的設(shè)計和發(fā)展經(jīng)歷了單層窗時期、雙層玻璃階段和鍍膜玻璃階段。目前最先6 進(jìn)的節(jié)能窗是超級節(jié)能窗，雖然超級節(jié)能窗比普通窗的價格高(2050)%，但以節(jié)能計算，它的回收期只有 24 年。5照明在我國，照明用電量已占總用量的 10%以上，照明用電往往直接轉(zhuǎn)化為空調(diào)冷負(fù)荷。對于空調(diào)面積大、照明容量大的地方，應(yīng)采用照明與空調(diào)的組合系統(tǒng)。注意采用節(jié)能燈，節(jié)能燈發(fā)光效率高，是白熾燈的 5 倍左右。即同樣亮度時，節(jié)能燈耗電只有白熾燈的 1/5。 采用節(jié)能燈不僅減少照明電耗 ，而且可以減少空調(diào)負(fù)荷。（三

9、）提高中央空調(diào)系統(tǒng)的效率1合理選擇制冷裝置（冷源）配置多臺壓縮機的冷水機組具有明顯節(jié)能效果。因為這樣的機組在部分負(fù)荷時仍有較高的效率，而且，機組起動時可以實現(xiàn)順序起動各臺壓縮機，對電網(wǎng)的沖擊小，能量損失小。此外，可以任意改變各臺壓縮機的起動順序， 使各臺壓縮機的磨損均衡，延長使用壽命。但臺數(shù)不宜過多，冷水機組臺數(shù)宜選用 23 臺，制冷量較大時亦不應(yīng)超過 4 臺，單機制冷量的大小應(yīng)合理搭配。2合理選擇主機容量為了安全起見，絕大部分的冷水主機容量要比實際尖峰熱負(fù)載大20%以上。但是，實際尖峰熱負(fù)載在全年出現(xiàn)的頻率相當(dāng)?shù)停昶? 均的熱負(fù)載大約是尖峰熱負(fù)載的(6070)%，使得全年平均的熱負(fù)載只有

10、冷水主機容量的(5060)%。由此，造成冷水主機大部分時間都在低負(fù)載下運轉(zhuǎn)。冷水主機負(fù)載率在 60%以下運轉(zhuǎn)效率不佳。因此，主機容量不應(yīng)選擇過大。3合理選擇制冷方式有余熱(如蒸汽、熱水和窯爐排放熱等)可供利用的地方，應(yīng)優(yōu)先選用溴化鋰吸收式冷水機組作為空調(diào)系統(tǒng)的冷源。4配置優(yōu)質(zhì)的節(jié)能設(shè)備由于設(shè)計制造技術(shù)的提高，近年來新上市的冷水主機的耗電率比20 年前所生產(chǎn)的冷水主機降低約 35%左右。因此在適當(dāng)時候?qū)⑴f主機換成高效率的冷水主機是非常可行的。根據(jù)實例，某用戶為了解決 CFC 冷媒的問題，將一臺已經(jīng)運轉(zhuǎn)約15 年的 350RT 的冷水主機，換成可滿足尖峰需求的 300RT 的冷水主機，設(shè)備投資約可

11、在 4 年左右回收。（四）中央空調(diào)運行節(jié)能1空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟運行和技術(shù)管理（1）定期檢查和改善圍護結(jié)構(gòu)、設(shè)備、水和空氣輸送系統(tǒng)的保溫性能，參照 GB4272 執(zhí)行。（2）在滿足生產(chǎn)工藝和舒適性的條件下，合理降低建筑物空調(diào)的溫、濕度標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)增大送回風(fēng)溫差和供回水溫差。8 （3）在保證最小新風(fēng)量的前提下，合理控制和正確利用室外新風(fēng)量。（4）定期檢查和維修水、空氣輸送系統(tǒng)，減少系統(tǒng)的泄漏。（5）定期維修、校核自動控制裝置及監(jiān)測計旱儀表。（6）加強對空調(diào)水系統(tǒng)的水質(zhì)管理。（7）建立運行管理、維護、檢修等規(guī)章制度。（8）建立運行日志和設(shè)備的技術(shù)檔案。（9）管理和操作人員要經(jīng)過培訓(xùn)，考核合格后才能上崗。（1

12、0）主管部門定期派專人檢查有關(guān)規(guī)章制度的執(zhí)行情況。2控制合理的運行參數(shù)（1）室內(nèi)溫、濕度從節(jié)能角度出發(fā)來確定室內(nèi)溫、濕度標(biāo)準(zhǔn)是節(jié)能的重要因素。在保證生產(chǎn)工藝與人體健康的條件下，夏季室溫每提高 1，約可減少熱負(fù)荷 11.2%。在夏季如將室內(nèi)空氣濕度由 60%提高到 70%，則可節(jié)約能量 17%左右。據(jù)資料測算，僅僅將夏季室溫提高 1，就可使空調(diào)工程投資總額降低約 6%，運行費用減小 8%左右。美國國家標(biāo)準(zhǔn)局認(rèn)為將夏季室溫從 24提高 26.7，可節(jié)能 15%。（2）新風(fēng)量新風(fēng)負(fù)荷占空調(diào)總負(fù)荷的 20%40%，對其標(biāo)準(zhǔn)值高低的取舍，與節(jié)能關(guān)系重大，不可忽視。引進(jìn)新風(fēng)主要是為了滿足人員的衛(wèi)生需求及部

13、分工藝空調(diào)所需維持 的室內(nèi)外壓差。而新風(fēng)量的多少直接影9 響空調(diào)的負(fù)載，從而影響空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機、冷水泵、壓縮機、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)扇的耗電。一般設(shè)計是以人員最多及活動最激烈的情況來決定新風(fēng)量。但實際使用時卻幾乎不需要使用這么大的新風(fēng)量，從而造成在絕大部分的空調(diào)時段都在耗能的狀況下運轉(zhuǎn)。較有效的方法是以室內(nèi)空氣中二氧化碳含量來控制新風(fēng)量。大型酒店、賓館的公共場所，商場、餐廳、多功能廳及大型會議廳等，需要送入的新風(fēng)量較大。在整個系統(tǒng)的實際運行中室外空氣溫、濕度隨季節(jié)而變化。因此，及時調(diào)節(jié)好新風(fēng)與回風(fēng)的比例就可以節(jié)能。例如，日本某商場在周一到周五將新風(fēng)減少 50%，總冷負(fù)荷減少了30%。（3）冷凍水

14、的供、回水溫差一般空調(diào)水系統(tǒng)的輸配用電，在夏季供冷期間約占整個建筑動力用電的 1224，因此水系統(tǒng)節(jié)能具有重要意義。目前，大流量、小溫差現(xiàn)象普遍存在，設(shè)計中供、回水溫差一般均取 5。調(diào)查測試一些高層賓館、飯店空調(diào)水系統(tǒng)的資料數(shù)據(jù)表明，夏季冷凍水系統(tǒng)供回水溫差較好的為 3-4，較差的只有 11.5，造成實際水流量比需要的水量大，使水系統(tǒng)電耗大大增加。（4）冷卻水入口溫度根據(jù)經(jīng)驗，冷卻水入口溫度每降低 1可節(jié)電 1.52.0%。冷卻水入口溫度應(yīng)在符合冷水主機特性及室外氣溫、濕球溫度的限制下盡可能地降低，以節(jié)約冷水主機的耗電。10 在較低的冷卻水溫時冷水主機耗電降低，但冷卻水塔耗電升高，兩者耗電之和

15、存在一最佳運轉(zhuǎn)效率點。冷卻水塔應(yīng)與冷水主機的運轉(zhuǎn)一起考慮，才能使系統(tǒng)整個效率提高。要達(dá)到最佳化控制，冷卻水設(shè)定溫度應(yīng)隨室外氣溫、濕球溫度而變。（5）冷卻水循環(huán)量減少冷卻水循環(huán)量，可以降低冷卻水泵耗電量。若能配合冷水主機與冷卻水塔選擇較大溫差的設(shè)計時，水流量即可降低，從而減少冷卻水泵的初裝費用和運轉(zhuǎn)費用。（6）冷卻塔風(fēng)機控制在大多數(shù)的設(shè)計中，一臺冷水主機會搭配一臺冷卻水塔，且水塔的起停與冷水主機聯(lián)動。由于中、大系統(tǒng)冷水主機臺數(shù)偏多，使得冷卻水塔臺數(shù)也多，不易管理及維護，且無法隨著空調(diào)負(fù)載及室外氣溫條件變動而調(diào)整風(fēng)扇耗電量。當(dāng)水處理量大于 300 m3/h 以上時，方形冷卻塔可實現(xiàn)多風(fēng)機控制。風(fēng)機

16、的數(shù)量可隨著處理水量的增大而增加。方形多風(fēng)機型冷卻塔，可隨著夏季室外濕球溫度的變化隨意增減風(fēng)機數(shù)量，用于晝夜溫差較大的地區(qū)更有利于節(jié)能。（7）運行時間的調(diào)節(jié)歌舞廳、酒吧等消夏娛樂場所的經(jīng)營時間通常僅為晚場營業(yè)，時間約 1922 時。營業(yè)前 24h 將空調(diào)系統(tǒng)投入運轉(zhuǎn)，利用圍護結(jié)構(gòu)11 的蓄冷能力使廳內(nèi)的溫度慢慢下降至設(shè)計溫度的下限值或略低于該值。這樣當(dāng)營業(yè)后室內(nèi)熱負(fù)荷逐漸增加形成峰值時，空調(diào)設(shè)備仍能在低于峰值負(fù)荷下正常運行，達(dá)到了“預(yù)冷”降低空調(diào)設(shè)備容量的目的，大約相當(dāng)于減少了設(shè)計冷負(fù)荷的 25%。（8）適當(dāng)?shù)卣{(diào)整冷水主機的設(shè)定溫度在夏季中央空調(diào)主機用電量可達(dá)酒店用電總量 55%以上。適當(dāng)?shù)卣{(diào)

17、整冷水主機的設(shè)定溫度可收到較好的節(jié)能效果。冷水溫度越高，則主機耗電率越低。每提高 1，節(jié)電約 3%。在調(diào)高冷水設(shè)定溫度時，需符合負(fù)荷端的溫度要求。調(diào)高冷水的設(shè)定溫度有兩種方法：一是冷水溫度隨室外氣溫設(shè)置；二是冷水溫度隨熱負(fù)載設(shè)置。（五）中央空調(diào)系統(tǒng)的維護與節(jié)能1空調(diào)系統(tǒng)的常規(guī)維護管理每年運行前要對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行打壓試驗、沖洗檢查。系統(tǒng)的除污器要定期清理。風(fēng)機盤管的滴水盤定期檢查清洗。2制冷機組開機前的維護管理檢查冷凍水、冷卻水閥門開關(guān)是否正確。12 檢查主機、油系統(tǒng)、制冷劑系統(tǒng)開關(guān)是否正確，液位是否正常。在檢查的同時記錄冷凍(冷卻)水的溫度和壓力差，主機油位，制冷劑的液位，機內(nèi)壓力、油溫。以上檢

18、查結(jié)果記錄在案。3主機運轉(zhuǎn)時的維護管理在運轉(zhuǎn)過程中定時檢查制冷系統(tǒng)有無泄漏現(xiàn)象。做好運轉(zhuǎn)記錄，每小時記錄一次。需要記錄的有油溫、油壓、油位，吸氣壓力、蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)溫度、排氣壓力、排氣溫度、制冷劑的液面變化，冷凍水進(jìn)出水壓差、溫差，冷卻水壓差、溫差，電流、電壓。檢查有無異常現(xiàn)象。4機組停機時的維護管理關(guān)閉哪臺機組就把哪臺機組內(nèi)水泄掉，以防停機后的熱膨脹損壞設(shè)備。開機時打開相應(yīng)冷凍冷卻水進(jìn)出水閥，保證經(jīng)濟運行。機組運轉(zhuǎn)一個時期要對蒸發(fā)器、 冷凝器、油冷卻器的水系統(tǒng)徹底清洗，否則會降低機組制冷量，增大運轉(zhuǎn)成本。主機各安全閥、儀表每年要校驗一次并記錄在案，確保機組安全運行。5空調(diào)停用后的系統(tǒng)保養(yǎng)系統(tǒng)

19、要進(jìn)行反復(fù)沖洗。13 沖洗完后利用定壓設(shè)備使系統(tǒng)保持一定壓力，保證管道內(nèi)壁不生銹，避免系統(tǒng)再運轉(zhuǎn)時堵塞。所有明桿閥門全部用黃油保護閥桿。（六）節(jié)能計量監(jiān)測與管理1采用一定的計量方法加強中央空調(diào)的管理。節(jié)能計量監(jiān)測是節(jié)能管理的基礎(chǔ)：-在供冷、供熱水系統(tǒng)中，應(yīng)設(shè)置溫度、壓力、水流量、冷熱量等監(jiān)測儀表。-對用電量、燃料消耗量、用水量、蒸汽耗量，應(yīng)分級、分類設(shè)置累計計量儀表。-對分散設(shè)置的空調(diào)器、空調(diào)機組的用電量，應(yīng)按配電系統(tǒng)、機組的分散程度，設(shè)置電度表。2加強對空調(diào)操作人員的培訓(xùn)，提高管理人員素質(zhì)，實行空調(diào)操作人員操作證制度。各項調(diào)節(jié)和節(jié)能措施的實施，都與操作人員的技術(shù)素質(zhì)直接相關(guān)；具備必要的制 冷

20、空調(diào)知識；要懂得根據(jù)室外參數(shù)的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)；要懂得怎樣調(diào)節(jié)才會節(jié)能。14 （七）中央空調(diào)節(jié)能最佳方法由于中央空調(diào)主要設(shè)備是風(fēng)機水泵，所以節(jié)能最佳方法就是采用變頻器。目前大多數(shù)中央空調(diào)還采用以往舊的控制方式，即：通過改變壓縮機機組、水泵、風(fēng)機啟停臺數(shù)，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。該調(diào)節(jié)方式缺點集中表現(xiàn)為如下幾點： 設(shè)備長時間全開或全閉，輪流運行，浪費電能驚人。 電機直接工頻啟動，沖擊電流大，嚴(yán)重影響設(shè)備使用壽命。 溫控效果不佳。當(dāng)環(huán)境或冷熱負(fù)荷發(fā)生變化時，只能通過增減冷熱水泵的數(shù)量或使用擋風(fēng)板來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，溫度波動大，舒適感差。中央空調(diào)采用變頻器后有如下優(yōu)點： 變頻器可軟啟動電機，大大減小沖擊電流，

21、降低電機軸承磨損，延長軸承壽命。 調(diào)節(jié)水泵風(fēng)機流量、壓力可直接通過更改變頻器的運行頻率來完成，可減少或取消擋板、閥門。 系統(tǒng)耗電大大下降，噪聲減小。 若采用溫度閉環(huán)控制方式，系統(tǒng)可通過檢測環(huán)境溫度，自動調(diào)節(jié)風(fēng)量，隨天氣、熱負(fù)荷的變化自動調(diào)節(jié)，溫度變化小，調(diào)節(jié)迅速。 系統(tǒng)可通過現(xiàn)場總線與中央控制室聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)集中遠(yuǎn)程監(jiān)控。15 三、變頻器在中央空調(diào)上的應(yīng)用在我國經(jīng)濟快速發(fā)展的大背景下，由于房地產(chǎn)的快速發(fā)展需求，中央空調(diào)的市場需求呈現(xiàn)強勁的增長趨勢。在市場容量不斷增大的吸引下，越來越多的廠家加入到商用中央空調(diào)的領(lǐng)域。節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)，對提升中央空調(diào)自動化水平、降低能耗、減少對電網(wǎng)的沖擊、延

22、長機械及管網(wǎng)的使用壽命，都具有重要的意義。中央空調(diào)是現(xiàn)代大廈物業(yè)、賓館、商場不可缺少的設(shè)施，它能帶給人們四季如春，溫馨舒適的每一天，由于中央空調(diào)功率大，耗能大，加上設(shè)計上存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，支付中央空調(diào)所用電費是用戶一項巨大的開支。因為季節(jié)的變化、晝夜的變化、賓館酒樓客人入住率的變化、娛樂場所開放時間的變化等等，從而導(dǎo)致中央空調(diào)系統(tǒng)對室內(nèi)熱源吸收量的變化，再加之工藝設(shè)計上電機功率設(shè)計有相當(dāng)?shù)母辉Ａ浚虼?，存在明顯的節(jié)電空間。將變頻技術(shù)引入中央空調(diào)系統(tǒng)，保持室內(nèi)恒溫，對其進(jìn)行的節(jié)能改造是降本增效的一條捷徑。節(jié)能理論 中央空調(diào)節(jié)能改造前的工況在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時，冷凍泵、冷卻泵的電機容量是根

23、據(jù)建筑物的最大設(shè)計熱負(fù)荷選定的，都留有一定設(shè)計余量。由于四季氣候及晝夜溫差變化，中央空調(diào)工作時的熱負(fù)荷總是不斷變化。下圖 2 為一民用建筑物的平均熱負(fù)荷情況：16 17 速 n 的平方成正比；輸出功率 N 與其轉(zhuǎn)速 n 的三次方成正比，用數(shù)學(xué)公式可表示為：Q K1 nP K2 n2N Q P K3 n3(K1、 K2 、K3 為比例常數(shù))由上述原理可知，降低水泵的轉(zhuǎn)速，水泵的輸出功率就可以下降更多。如將電機的供電頻率由 50Hz 降為 40Hz，則理論上，低頻40Hz與高頻 50Hz 的輸出功率之比為(40/50)3=0.512。實踐證明，在中央空調(diào)系統(tǒng)中接入變頻節(jié)能系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變水泵

24、轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)管道中的流量，以取代閥門調(diào)節(jié)及回流方式，能取得明顯的節(jié)能效果，一般節(jié)電率都在 30以上。同時變頻器的軟啟動功能及平滑調(diào)速的特點可實現(xiàn)對中央空調(diào)的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，并可延長機組及管組的使用壽命。 節(jié)能方案分析中央空調(diào)各循環(huán)水系統(tǒng)的回水與出水溫度之差，反映了整個系統(tǒng)需要進(jìn)行的熱交換量。因此，根據(jù)回水與出水的溫度差來控制循環(huán)水的流量，從而控制熱交換的速度，是首選的節(jié)能控制方法。 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)冷凍水的出水溫度是由主機的制冷效果決定的，通常比較穩(wěn)定，因此冷凍回水溫度可以準(zhǔn)確的反映室內(nèi)的熱負(fù)荷情況。由此，對于冷18 根據(jù)上述分析，可得出整個節(jié)能工程結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3 所示： 分別在主機蒸發(fā)器回水處、冷

25、凝器出水及回水處安裝溫度傳感器，實時檢測管網(wǎng)的溫度，以模擬信號（010V 或者 420mA）反饋給變頻器，通過變頻器內(nèi)置的 PID 運算輸出相應(yīng)的頻率指令后自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)各循環(huán)水的熱交換速度，最終實現(xiàn)對室內(nèi)恒溫度的控制。需要特別說明的是，變頻器內(nèi)部在設(shè)計上集成了溫差反饋處理功能，系統(tǒng)無須另配專用控制模塊。 電路控制方案某公司 LG 中央空調(diào)機組數(shù)據(jù)如下表：機組常用數(shù)量 備用數(shù)量 總計數(shù)量中央 冷凍泵電機 45KW（380V） 2臺空調(diào) 冷卻泵電機 75KW（380V） 2臺1臺1臺3臺3臺三臺水泵中，春秋季節(jié)只用一臺，備用兩臺；夏季高峰時常用兩臺，一臺備用。要求：一臺變頻運行，且可

26、以通過人工方式進(jìn)行切換，其他可通過人工方式直接啟動到工頻運行。設(shè)計：3 臺水泵電機選配 1 臺變頻器。工作時可選擇任意一臺水泵做主泵、由變頻器直接拖動并且變頻運行（由內(nèi)置 PID 進(jìn)行閉環(huán)控制）；其余兩臺水泵做輔泵、由人工依據(jù)制冷特點相應(yīng)進(jìn)行啟?？刂?，使電機工頻運行。如下圖所示：20 圖為 LG 中央空調(diào)機組 變頻節(jié)能系統(tǒng)特點 2、變頻器有過流、過載、過壓、過熱等多種電子保護裝置，并具有豐富的故障報警輸出功能，可有效保護供水系統(tǒng)的正常運作；3、加變頻器后，電機具有軟啟動及無極調(diào)速功能，可使水泵和電機的機械磨損大為降低，延長管組壽命；4、變頻器內(nèi)部裝有大容量濾波電容，可有效提高用電設(shè)備的功率因數(shù)

27、；5、該系統(tǒng)實現(xiàn)了對溫度的 PID 閉環(huán)調(diào)節(jié)，室內(nèi)溫度變化平穩(wěn)，人體感覺舒適。 總結(jié)將變頻技術(shù)應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)，對提升中央空調(diào)自動化水平、降低能耗、減少對電網(wǎng)的沖擊、延長機械及管網(wǎng)的使用壽命，都具有重要的意義。四、供水系統(tǒng)變頻節(jié)能改造無論是溴化鋰機組或電制冷（氟利昂）機組的中央空調(diào)系統(tǒng)，主機自身的能量消耗有機組控制，機外的電力消耗組不能控制，而這部分的成本是相當(dāng)高的，卻通常被人忽視了。尤其是溴化鋰機組，在額定狀態(tài)制冷運用行時，機外水泵、冷卻塔的電機耗電量約占總體能源消耗成本的 30%（以每公斤油 2 元、每度電 1 元計算）。無論從環(huán)境保護角度還是用戶切身利益角度，都應(yīng)將中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計成最

28、節(jié)能的系統(tǒng)。采用變頻器來控制機外水泵電機、冷卻塔電機是最簡單、最22 有效的節(jié)能措施。一般情況節(jié)電 20%50%，每年可節(jié)省機組及系統(tǒng)總運行費用的 12%20%，十分驚人。（一）冷卻水泵變頻控制中央空調(diào)的冷卻水泵的功率是根據(jù)空調(diào)冷凍機組的壓縮機滿負(fù)荷工作設(shè)計的，當(dāng)環(huán)境溫度及各種外界因素，冷凍機組不需要開啟全部壓縮機組，此時空調(diào)的冷凝系統(tǒng)所需要的冷卻量也相應(yīng)地減小，這時就可以通過變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，降低冷卻水的循環(huán)速度及流量，使冷卻水的冷負(fù)荷被冷凝系統(tǒng)充分利用，從而達(dá)到節(jié)能目的。對中央空調(diào)的變頻節(jié)能改造經(jīng)驗得出以下的數(shù)據(jù)，其冷卻水泵、冷凍水泵在低流量運行時，可以大幅度節(jié)省電力，尤其針

29、對直燃機冷卻水流量曲線的特點，采用變頻控制，意義更大，從遠(yuǎn)大 BZ 型直燃機中央空調(diào)系統(tǒng)采用海利普變頻器控制水泵測試數(shù)據(jù)為例： 當(dāng)制冷量 75%時，機組所需冷卻水流量 34%，水泵電耗約 20%； 當(dāng)制冷量 50%時，機組所需冷卻水流量 22%，水泵電耗約 15%。（二）冷凍水泵變頻控制中央空調(diào)的冷凍水泵的功率是根據(jù)空調(diào)滿負(fù)荷工作設(shè)計的，當(dāng)環(huán)境所需要的冷量或熱量沒有達(dá)到空調(diào)的滿負(fù)荷時，就可以通過變頻器調(diào)速器來調(diào)節(jié)冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，降低冷凍水的循環(huán)速度，使冷量和熱量得到充分利用，從而達(dá)到節(jié)能目的。如果制冷、采暖共用一臺水泵，23 則冬季水泵流量只需 50%，自然可大大節(jié)省電力；即使是冬夏分泵運行，

30、也可在低負(fù)荷季節(jié)適當(dāng)降低流量，如 90%流量時，電耗約 75%。（三）冷卻塔風(fēng)機變頻控制冷卻塔風(fēng)機功率一般都較小，節(jié)電不如水泵明顯。但風(fēng)機采取變頻控制能極大地有助于冷卻水恒溫，這對于機組制冷恒溫極為關(guān)鍵；且能使機組溶液循環(huán)穩(wěn)定，獲得最大限度的節(jié)省燃料。冷卻塔風(fēng)扇低轉(zhuǎn)速運行還能大幅度減少漂水，節(jié)省水源、延緩水質(zhì)劣化、減少水霧對周圍的影響。（四）采用變頻器的其他益處由于變頻器的啟動、停止過程是漸強、漸弱式，能消除電機啟動對電網(wǎng)的沖擊。并可避免電機因過載而引起的故障。由于電機經(jīng)常處于低負(fù)荷運行，能大幅度延長電機及水泵、風(fēng)機的壽命，同時因沒有啟動、停止的沖擊，加上流量的減少，管路承壓及所受沖擊力減小，

31、故對管道、閥門、末端設(shè)備也起到了保護作用。另一方面，設(shè)備噪音、震動均減小，保護了環(huán)境。（五）中央空調(diào)機組外變頻器的控制方式 根據(jù)冷卻水出/入口的溫度改變水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整流量； 根據(jù)冷卻水入口溫度改變冷卻塔風(fēng)機轉(zhuǎn)速，調(diào)整水溫； 根據(jù)冷溫水出/入口的溫差改變水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整流量；24 根據(jù)冷卻水出水的溫度改變水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整流量；根據(jù)冷媒水的回水溫度改變水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)稅流量。五、中央空調(diào)末端設(shè)備變風(fēng)量機組變頻控制變風(fēng)量機組也是中央空調(diào)系統(tǒng)重要的組成部分，其性能指標(biāo)（風(fēng)量、冷量、噪音、用電量）的優(yōu)劣，除了變風(fēng)量機組本身的性能外，更重要的還取決于控制的模式、控制器的性能、品質(zhì)。隨著中央空調(diào)的不斷普及，變風(fēng)量

32、機組調(diào)節(jié)控制器已經(jīng)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：第一階段：風(fēng)閥調(diào)節(jié)。能起到調(diào)節(jié)風(fēng)量的作用，但電能量消耗大、噪音大。第二階段：可控硅調(diào)壓調(diào)速。能起到調(diào)節(jié)風(fēng)量、冷量、節(jié)能的作用，對變風(fēng)量機組的噪音有一定的改良作用，其缺點是體積大、可靠性穩(wěn)定性低、故障率高。第三階段：變頻調(diào)節(jié)。能最大限度的滿足變風(fēng)量機組對風(fēng)量、冷量、噪音的調(diào)節(jié)要求，節(jié)能效果更明顯，體積小，可靠性穩(wěn)定性高。目前，變頻控制器以其特有的優(yōu)勢，正被中央空調(diào)業(yè)內(nèi)人士所青睞。中央空調(diào)調(diào)節(jié)冷凍/冷卻泵轉(zhuǎn)速的節(jié)電原理：采用交流變頻技術(shù)控制冷凍/冷卻泵的運行，是目前中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的有效途經(jīng)之一。泵的負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速成 3 次方比例關(guān)系，即 PN3，其中 P

33、 為功率，N 為轉(zhuǎn)速；可見用變頻調(diào)速的方法來減少水泵流量的經(jīng)濟效益是25 十分顯著的，當(dāng)所需流量減少，水泵轉(zhuǎn)速降低時，其電動機的所需功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降。例如：A 當(dāng)水泵流量下降 10（跟蹤輸出頻率為 45Hz），則電動機軸功率 P=(0.9)3P=0.729P 即節(jié)電率 27.1。B 當(dāng)水泵流量下降 30（跟蹤輸出頻率為 35Hz），則電動機軸功率 P=(0.7)3P=0.343 即節(jié)電率 65.7。當(dāng)冷水機負(fù)荷下降時，所需的水流量減少，通過電動機的調(diào)速裝置降低泵的轉(zhuǎn)速來減少水的流量，泵的軸功率相應(yīng)減少，電動機的輸入功率也隨之減少。當(dāng)用冷量增加，冷機負(fù)荷量增大，冷凝器進(jìn)出水溫差增大，變頻器

34、運行頻率增加，水泵轉(zhuǎn)速加快，水流量增加，從而維持溫差恒定。反之亦然。從而達(dá)到理想的節(jié)能效果。六、空調(diào)節(jié)能的新動向（一）變流量技術(shù)與變頻調(diào)速提高空調(diào)系統(tǒng)運行的全年或季年性能源效率，越來越受到人們的關(guān)注。近年來，特別是減少風(fēng)機、水泵的運行能耗更引人關(guān)注。 因此，除系統(tǒng)小型化外，變水量（VWV）、變風(fēng)量（VAV）和變制冷劑流量（VRV）系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，大大促進(jìn)了制冷空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，與機器設(shè)備調(diào)速技術(shù)相結(jié)合的變流量技術(shù)，則可以大大提高空調(diào)系統(tǒng)與設(shè)備的能源利用率。26 實現(xiàn)變流量技術(shù)一方面要在系統(tǒng)設(shè)計上加以考慮，另一方面要靠設(shè)備來實現(xiàn)。泵與風(fēng)機的變頻調(diào)節(jié)技術(shù)是普遍采用的一項重要的節(jié)能措施。中央空調(diào)中水

35、泵風(fēng)機用電量占空調(diào)總用電量 30-40%。因此，泵類和風(fēng)機變速運行節(jié)能量是顯著的。變流量水系統(tǒng)的節(jié)能效果好。設(shè)計負(fù)荷運行時間約占總運行時間的(68)%，水泵的能耗很大，約占空調(diào)系統(tǒng)總能耗量的(1520)%。由于水泵實際工作點往往不能處于效率最高點，即使流量減小了，實際用電量減少并不多。而采用變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)流量可收到良好的節(jié)能效果。如送風(fēng)面積大或房間多，設(shè)計時可將變風(fēng)量系統(tǒng)分為兩個或數(shù)個系統(tǒng)，以使控制更靈活，調(diào)節(jié)更方便，節(jié)能效果更顯著。變頻調(diào)速原理如下：異步電動機的轉(zhuǎn)速 n 由下式公式確定：n=60f(1s)/p其中：p 為電機極對數(shù)；f 為交流電源的頻率；s 為電動機的轉(zhuǎn)差率。因此，對異步電

36、機而言，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時，其轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比。27 泵與風(fēng)機應(yīng)用交流變頻器節(jié)能的原理：泵與風(fēng)機的流量與轉(zhuǎn)速的 1 次方成正比。但軸功率 N 與轉(zhuǎn)速 n 的關(guān)系如下：N2=N1*(n2/n1)即泵或風(fēng)機的軸功率與轉(zhuǎn)速的 3 次方成正比。當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速由n1 減少 10%變?yōu)?n2 時，軸功率將減少 27%。轉(zhuǎn)速減少 20%時，軸功率將減少 49%。與改變泵或風(fēng)機出口閥門開度的方法相比，變頻調(diào)速方法的節(jié)能效果是非常明顯的。（二）蓄能空調(diào)技術(shù)蓄能空調(diào)技術(shù)就是利用夜間電網(wǎng)低谷時的電力來制冷或制熱，把冷量或熱能儲存起來，在白天電力高峰用電緊張時釋放冷量或熱能，滿足建筑物空調(diào)冷源或熱水需要。1蓄能空調(diào)

37、的起源與國際上的發(fā)展情況水蓄冷空調(diào)大約出現(xiàn)在 1930 年前后，最初用于影劇院、教堂、乳品加工廠等短時間使用降溫、負(fù)荷集中的場所。這種蓄冷技術(shù)可以用小制冷機帶動大冷負(fù)荷，可以降低制冷系統(tǒng)的初投資。后來，制冷機成本明顯降低，該項技術(shù)的應(yīng)用陷入了停滯期。1973 年的能源危機，再次引起人們對空調(diào)蓄冷的關(guān)注。20 世紀(jì)80 年代，冰蓄冷空調(diào)技術(shù)在能源緊缺的發(fā)達(dá)國家迅速推廣。在大型商場、辦公樓、商住樓、賓館飯店、娛樂場所、醫(yī)院等場所應(yīng)用效果顯著。從世界范圍看，世界發(fā)達(dá)國家都已經(jīng)或正在使用蓄冷空調(diào)。目28 前該項技術(shù)在世界上屬于成熟的技術(shù)，世界各國廣泛于應(yīng)用各個領(lǐng)域。目前，最新的蓄冷空調(diào)是低溫、大溫差供冷送風(fēng)技術(shù)，少數(shù)工程已做到比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)投資更少。2冰蓄冷空調(diào)技術(shù)在我國國內(nèi)的發(fā)展情況隨著社會發(fā)展和生活水平的提高，我國各地空調(diào)用電大幅度增長。而且許多企業(yè)由于晚班生產(chǎn)工效低，需另付晚班費等原因，漸漸恢復(fù)到白天生產(chǎn)，導(dǎo)致低谷用電負(fù)荷反而逐年相對下降。因此，城市用電峰谷差日趨拉大，城市尖峰用電時段電力緊張，迫使電力部門拉閘限電。而低谷用電時段電力過剩。根據(jù)美國、日本及臺灣省的經(jīng)驗，解決上述矛盾的一個有效途徑是發(fā)展蓄能空