一、中央空調(diào)運行控制方法分析

 

中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計首先是根據(jù)室外氣象參數(shù)和室內(nèi)空調(diào)設(shè)計參數(shù)計算冷負荷，按分區(qū)結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)產(chǎn)品樣本選擇相應的設(shè)備，組合成一個系統(tǒng)。但空調(diào)系統(tǒng)絕大部分時間是在不滿負荷的情況下工作。在不滿負荷工作的控制方式不合理，系統(tǒng)能效比會大大降低。現(xiàn)在空調(diào)系統(tǒng)在運行調(diào)節(jié)方式上，風水系統(tǒng)主要是閥門（手動、自動閥門調(diào)節(jié)），主機利用卸荷方式，而這些方式是犧牲了阻力能耗來適應末端負荷要求，造成運行成本居高不下。

若采用變頻控制，能量的傳遞和運輸環(huán)節(jié)控制為變水量（VWV）和變風量（VAV），使傳遞和運輸耦合并達到最佳溫差置換，其動力僅為其它控制系統(tǒng)的30~60%，而且節(jié)能是雙效的，因為對制冷主機的需求能耗同時下降。主機采用變頻節(jié)能控制，保持設(shè)計工況下的制冷劑運動的物理量（如溫差、壓力等）變化，節(jié)能較其它調(diào)荷方式明顯，如約克（YORK）的YT型離心式冷水機組，配置變頻機組在部分負荷下能效比可降至0.2kw/冷噸，可見變頻控制方式在空調(diào)系統(tǒng)中應用前景十分廣闊。

過去由于價格的原因，在中央空調(diào)系統(tǒng)中應用變頻技術(shù)推廣較難。在變頻技術(shù)、計算機自動化控制技術(shù)非常成熟的今天，用此技術(shù)與暖通空調(diào)專業(yè)技術(shù)相結(jié)合，它并不是一門高價的技術(shù)，在小功率空調(diào)中其經(jīng)濟性都可承受，在中央空調(diào)系統(tǒng)中更不應該成問題：（1）中央空調(diào)運行時間更長，節(jié)能問題更突出；（2）變頻控制在整個系統(tǒng)中所占的造價比例不高；（3）變頻控制器的容量越大，每千瓦功率單價越低。

中央空調(diào)系統(tǒng)采用變頻器是可行的，其投資回收一般在6～12個月，以變頻控制器使用壽命10年計，其凈收益在10倍投資額以上。

二、中央空調(diào)調(diào)速節(jié)能原理

制冷機通過壓縮機將制冷劑壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中與冷凍水進行熱交換，將冷凍水制冷，冷凍水泵將冷凍水送到各風機風口的冷卻盤管中，由風機吹送冷風達到降溫的目的。經(jīng)蒸發(fā)后的制冷劑在冷凝器中釋放出熱量，與冷卻循環(huán)水進行熱交換，由冷卻水泵將帶來熱量的冷卻水帶到散熱水塔上由水塔風扇對其進行噴淋冷卻，與大氣之間進行熱交換，將熱量散發(fā)到大氣中去。

舊操作系統(tǒng)為“星-三角轉(zhuǎn)換起動”全壓運行，此時空調(diào)機組在滿負荷狀態(tài)下工作，系統(tǒng)在起動電機時不能平滑起動，起動時對電網(wǎng)沖擊大，長時間頻繁起動將造成電機的絕緣性下降，電機溫升過高，在運行過程中不能有效的根據(jù)病房與辦公樓的需求，對溫度進行有效的調(diào)節(jié)，只能工頻最大量進給，這將勢必造成能量的浪費。

而通過變頻頻改造后，能根據(jù)房間的制冷及制熱的需求自動調(diào)節(jié)冷凍泵及冷卻泵的流量而達到節(jié)能降耗的目地。

（1）由于目前冷卻水循環(huán)泵為工頻滿負荷運轉(zhuǎn)，在制冷周期的前期和后期，環(huán)境溫度較低，冷卻水回水溫度較低，會造成溴化鋰結(jié)晶，導致空調(diào)機組效率降低，甚至保護。采用變頻恒溫差控制后，回水溫度得到有效控制，將大大提高空調(diào)機組的效率，達到節(jié)能目地

（2）由于冷凍水循環(huán)泵也在工頻滿負荷運轉(zhuǎn)，而不能根據(jù)室內(nèi)溫度的要求自動調(diào)節(jié)流量，而通過變頻改造后冷凍泵能根據(jù)室外溫度及室內(nèi)溫度要求能自動調(diào)節(jié)流量，提高效率，達到節(jié)能目地。

（3）減小空調(diào)開機、停機時對供電和系統(tǒng)的沖擊

減小空調(diào)開/停機對電網(wǎng)的沖擊，由于循環(huán)水泵的功率較大，工頻起/停泵時，對電網(wǎng)的沖擊較大，影響其他設(shè)備的運行。采用變頻控制后，水泵實現(xiàn)軟起動、軟停止，其電流均小于額定電流，對電網(wǎng)不再產(chǎn)生沖擊。

減小停泵時循環(huán)水的水垂效應，由于是變頻軟停止，且停泵過程可控制，可以完全消除停泵時的水垂效應，消除水垂對空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)的沖擊。

（4）降低設(shè)備的故障率

采用變頻控制后，循環(huán)水泵大部分時間工作在額定功率以下，這將有力的降低設(shè)備的故障率，減少設(shè)備維修和維護。

（5）提高設(shè)備的自動化程度

實現(xiàn)對循環(huán)泵的過載、過流保護

對冷水機組的冷卻水、冷凍水的溫度進行自動控制，保證機組的安全高效運行。

綜上，中央空調(diào)的循環(huán)水泵采用變頻控制具有明顯的經(jīng)濟效益，對系統(tǒng)進行變頻改造非常必要。

三、中央空調(diào)變頻改造方案設(shè)計：

3.1冷卻水循環(huán)泵的變頻改造方案

3.1.1變頻控制方式，專業(yè)的冷卻泵變頻控制理論――恒溫差控制

3.1.2變頻節(jié)能控制原理

變頻控制系統(tǒng)根據(jù)冷凍機的回水和出水的溫度差，改變冷卻水循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，即改變冷卻水的流量，從而保持冷凍機的回水與出水的溫度差恒定。

水泵消耗的功率與轉(zhuǎn)速是立方關(guān)系，即

P ∝ n3    n――冷卻泵的轉(zhuǎn)速

由此可見，水泵消耗的功率在理想狀態(tài)下，與冷水機組的制冷量成正比，即

P ∝ Q    Q――,冷水機組的制冷量

3.1.4控制系統(tǒng)功能

1.冷卻出水、回水溫度檢測、顯示

2.恒溫差自動控制

3.節(jié)能率：可達20％以上

4.運轉(zhuǎn)泵與備用泵切換

5.冷卻水過溫差、欠壓力報警

6.冷卻水泵過載報警

3.2冷凍水循環(huán)泵的變頻改造方案

3.2.1變頻控制方式

1、 冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制

〔1〕、制冷模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制

　　該方案在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減，控制方式是：冷凍回水溫度大于設(shè)定溫度時頻率無極上調(diào)。

〔2〕、制熱模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制

　　該模式是在中中央空調(diào)中熱泵運行（即制熱）時冷凍水泵系統(tǒng)的控制方案。同制冷模式控制方案一樣，在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減。不同的是：冷凍回水溫度小于設(shè)定溫度時頻率無極上調(diào)，當溫度傳感檢測到的冷凍水回水溫越高，變頻器的輸出頻率越低。

3.2.2控制系統(tǒng)功能

1.冷凍水/熱水的出水、回水溫度檢測、顯示

2.恒溫差控制/恒溫控制可選

3.運轉(zhuǎn)泵與備用泵切換

4.冷凍泵與熱水泵切換控制

5.水溫過溫差、欠壓力報警

6.循環(huán)水泵過載報警

根據(jù)以上方案分析，結(jié)合實際水泵運行情況，現(xiàn)運行中央空調(diào)系統(tǒng)具的很大的節(jié)能空間，節(jié)電率可達到20%左右，進行節(jié)能改造是非常有價值的。

3.2.2控制系統(tǒng)的構(gòu)成

1． 變頻器：采用POWTRAN TECHNOLOGY 公司生產(chǎn)的節(jié)能型F變頻器，其軟件可以最大限度地提高電動機功率因數(shù)和電機效率。

2． 溫度、壓力變送器：系統(tǒng)采用高精度的溫度變送器對管網(wǎng)進行監(jiān)測，以保證系統(tǒng)正常運行在要求的溫度范圍內(nèi)。

3． 控制儀表：采用英國儀表，控制精度高，故障率低。

4． 控制系統(tǒng)：采用普傳公司的中央空調(diào)專用控制系統(tǒng)，具有良好的操作性，可實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

5． 低壓電器：空氣開關(guān)，接觸器，繼電器，按鈕等均采用進口產(chǎn)品，保證系統(tǒng)運行的安全可靠。