一、概述

在我國經濟快速發展的大背景下，房地產業得到快速發展，中央空調的市場需求也跟著呈現強勁的增長趨勢。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的領域。節能技術的應用，對提升中央空調自動化水平、降低能耗、減少對電網的沖擊、延長設備及管網的使用壽命，都具有重要的意義。

中央空調是現代大廈物業、賓館、商場不可缺少的設施，它能帶給人們四季如春，溫馨舒適的每一天，由于中央空調功率大，耗能大，加上設計上存在“大馬拉小車”的現象，中央空調所產生的電費是用戶一項巨大的開支。由于季節變化、晝夜變化以及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，導致中央空調系統對室內熱源吸收量的變化，再加上工藝設計上電機功率都留有相當的富裕量。因此，存在一定的節電空間。將變頻技術引入中央空調系統、保持室內恒溫，使人們感到更加舒適的同時又可以減少電能損耗節省電費一舉兩得。

1. 中央空調系統簡介

圖1所示為一典型中央空調機組系統圖，主要由冷凍水循環系統、冷卻水循環系統及主機三部分組成：

(1)冷凍水循環系統：該部分由冷凍泵、室內風機及冷凍水管道等組成。從主機蒸發器流出的低溫冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道（出水），進入室內進行熱交換，帶走房間內的熱量，最后回到主機蒸發器（回水）。室內風機用于將空氣吹過冷凍水管道，降低空氣溫度，加速室內熱交換。

(2)冷卻水循環部分：該部分由冷卻泵、冷卻水管道、冷卻水塔及冷凝器等組成。冷凍水循環系統進行室內熱交換的同時，必將帶走室內大量的熱能。該熱能通過主機內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），使之與大氣進行熱交換，降低溫度后再送回主機冷凝器（回水）。
    (3)主機：該部分由壓縮機、蒸發器、冷凝器及冷媒（制冷劑）等組成，其工作循環過程如下：

首先低壓氣態冷媒被壓縮機加壓進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。隨后冷凝器中的高壓液態冷媒在流經蒸發器前的節流降壓裝置時，因為壓力的突變而氣化，形成氣液混合物進入蒸發器。冷媒在蒸發器中不斷氣化，同時會吸收冷凍水中的熱量使其達到較低溫度。最后，蒸發器中氣化后的冷媒又變成了低壓氣體，重新進入了壓縮機，如此循環往復。

二、節能改造方案

中央空調各循環水系統的回水與出水的溫差，反映了整個系統所需要進行的熱交換量。因此，根據回水與出水的溫差來控制循環水的流量，從而控制熱交換的速度，是節能改造的可行依據。

1、冷凍水循環系統

冷凍水的出水溫度是由主機的制冷效果決定的，通常比較穩定，因此冷凍回水溫度可以準確的反映室內的熱負荷情況。由此，對于冷凍水循環系統的節能改造，可以取回水溫度作為控制對象，通過變頻器對冷凍泵流量的自動調節來實現對室內溫度的控制。

1. 冷卻水循環系統

冷卻水循環系統同時受室外環境溫度及室內熱負荷兩方面影響，循環水管道單側的水溫不能準確反映該系統的熱交換量，因此以出水與回水之間的溫差作為控制室內溫度的依據比較合理。在外界環境溫度不變的情況下，溫差大，說明室內熱負荷較大，應提高冷卻泵的轉速，增大冷卻水循環的速度；相應的，溫差小則減小冷卻泵轉速。分別在主機蒸發器回水處、冷凝器出水及回水處安裝溫度傳感器，實時檢測管網的溫度，以模擬信號（0~10V或者4~20mA）反饋給變頻器，通過變頻器內置的PID運算，輸出對應的頻率指令自動調節水泵轉速，從而調節各循環水的熱交換速度，最終實現對室內的恒溫控制。需要特別說明的是，變頻器內部在設計上集成了PID處理功能，系統無須另配專用控制模塊。

1. 變頻器控制方案

中央空調機組變頻器配置如下表：

兩組三臺水泵，春秋季節是一用二備的工作模式、夏季高峰時是二用一備工作模式。要求，其中一臺變頻運行，且可以通過手動方式進行切換，其它二臺可通過手動方式直接切換到工頻運行。
設計：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（由內置PID進行閉環控制）；其余兩臺水泵做輔泵、依據制冷情況手動投入工頻運行。選用普傳科技生產的PI9230系列通用變頻器，配置電控柜（保留原軟啟動控制回路），可選擇“市電”、“節電”運行方式。

三、小結

變頻節能系統具備下述特點：

1、變頻器操作界面為LED顯示，監控參數豐富；鍵盤布局簡潔、操作方便；

2、變頻器具有過流、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的正常運作；

3、加裝變頻器后，電機具有軟啟動及無極調速功能，可使水泵和電機的機械磨損大為降低，延長管組壽命；

4、變頻器內部裝有大容量濾波電容，可有效提高用電設備的功率因數；

5、該系統實現了對溫度的PID閉環調節，室內溫度變化平穩，人體感覺更加舒適。

因此，將變頻技術應用于中央空調系統，對提升中央空調自動化水平、降低能耗、減少對電網的沖擊、延長機械及管網的使用壽命，都具有重要的意義，可以大力進行推廣。