一、概述
在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大背景下，房地產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展，中央空調(diào)的市場(chǎng)需求也跟著呈現(xiàn)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)趨勢(shì)。在市場(chǎng)容量不斷增大的吸引下，越來(lái)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)的應(yīng)用，對(duì)提升中央空調(diào)自動(dòng)化水平、降低能耗、減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊、延長(zhǎng)設(shè)備及管網(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(chǎng)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(jì)上存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，中央空調(diào)所產(chǎn)生的電費(fèi)是用戶一項(xiàng)巨大的開(kāi)支。由于季節(jié)變化、晝夜變化以及賓館酒樓客人入住率的變化、娛樂(lè)場(chǎng)所開(kāi)放時(shí)間的變化等等，導(dǎo)致中央空調(diào)系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)熱源吸收量的變化，再加上工藝設(shè)計(jì)上電機(jī)功率都留有相當(dāng)?shù)母辉Ａ?。因此，存在一定的?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，使人們感到更加舒適的同時(shí)又可以減少電能損耗節(jié)省電費(fèi)一舉兩得。
1、中央空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
圖1所示為一典型中央空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)圖，主要由冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及主機(jī)三部分組成：
(1)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)：該部分由冷凍泵、室內(nèi)風(fēng)機(jī)及冷凍水管道等組成。從主機(jī)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(jī)蒸發(fā)器（回水）。室內(nèi)風(fēng)機(jī)用于將空氣吹過(guò)冷凍水管道，降低空氣溫度，加速室內(nèi)熱交換。
(2)、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(shí)，必將帶走室內(nèi)大量的熱能。該熱能通過(guò)主機(jī)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(jī)冷凝器（回水）。
(3)、主機(jī)：該部分由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器及冷媒（制冷劑）等組成，其工作循環(huán)過(guò)程如下：
首先低壓氣態(tài)冷媒被壓縮機(jī)加壓進(jìn)入冷凝器并逐漸冷凝成高壓液體。在冷凝過(guò)程中冷媒會(huì)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(tài)冷媒在流經(jīng)蒸發(fā)器前的節(jié)流降壓裝置時(shí)，因?yàn)閴毫Φ耐蛔兌鴼饣?，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(shí)會(huì)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(jī)，如此循環(huán)往復(fù)。
二、節(jié)能改造方案
中央空調(diào)各循環(huán)水系統(tǒng)的回水與出水的溫差，反映了整個(gè)系統(tǒng)所需要進(jìn)行的熱交換量。因此，根據(jù)回水與出水的溫差來(lái)控制循環(huán)水的流量，從而控制熱交換的速度，是節(jié)能改造的可行依據(jù)。
1、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)
冷凍水的出水溫度是由主機(jī)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(duì)于冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)能改造，可以取回水溫度作為控制對(duì)象，通過(guò)變頻器對(duì)冷凍泵流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度的控制。
2、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)
冷卻水循環(huán)系統(tǒng)同時(shí)受室外環(huán)境溫度及室內(nèi)熱負(fù)荷兩方面影響，循環(huán)水管道單側(cè)的水溫不能準(zhǔn)確反映該系統(tǒng)的熱交換量，因此以出水與回水之間的溫差作為控制室內(nèi)溫度的依據(jù)比較合理。在外界環(huán)境溫度不變的情況下，溫差大，說(shuō)明室內(nèi)熱負(fù)荷較大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，增大冷卻水循環(huán)的速度；相應(yīng)的，溫差小則減小冷卻泵轉(zhuǎn)速。分別在主機(jī)蒸發(fā)器回水處、冷凝器出水及回水處安裝溫度傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)管網(wǎng)的溫度，以模擬信號(hào)（0~10V或者4~20mA）反饋給變頻器，通過(guò)變頻器內(nèi)置的PID運(yùn)算，輸出對(duì)應(yīng)的頻率指令自動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)的恒溫控制。需要特別說(shuō)明的是，變頻器內(nèi)部在設(shè)計(jì)上集成了PID處理功能，系統(tǒng)無(wú)須另配專用控制模塊。
3、變頻器控制方案
中央空調(diào)機(jī)組變頻器配置如下表：
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機(jī)組 |
電機(jī)功率 |
變頻器型號(hào) |
數(shù)量 |
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中央空調(diào) |
冷凍泵電機(jī) |
45kW（380V） |
PI9230 045F3 |
3臺(tái) |
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冷卻泵電機(jī) |
75kW（380V） |
PI9230 075F3 |
3臺(tái) |
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兩組三臺(tái)水泵，春秋季節(jié)是一用二備的工作模式、夏季高峰時(shí)是二用一備工作模式。要求，其中一臺(tái)變頻運(yùn)行，且可以通過(guò)手動(dòng)方式進(jìn)行切換，其它二臺(tái)可通過(guò)手動(dòng)方式直接切換到工頻運(yùn)行。
設(shè)計(jì)：3臺(tái)水泵電機(jī)選配1臺(tái)變頻器。工作時(shí)可選擇任意一臺(tái)水泵做主泵、由變頻器直接拖動(dòng)并且變頻運(yùn)行（由內(nèi)置PID進(jìn)行閉環(huán)控制）；其余兩臺(tái)水泵做輔泵、依據(jù)制冷情況手動(dòng)投入工頻運(yùn)行。選用普傳科技生產(chǎn)的PI9230系列通用變頻器，配置電控柜（保留原軟啟動(dòng)控制回路），可選擇“市電”、“節(jié)電”運(yùn)行方式。
三、小結(jié)
變頻節(jié)能系統(tǒng)具備下述特點(diǎn)：
1、變頻器操作界面為L(zhǎng)ED顯示，監(jiān)控參數(shù)豐富；鍵盤布局簡(jiǎn)潔、操作方便；
2、變頻器具有過(guò)流、過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)熱等多種電子保護(hù)裝置，并具有豐富的故障報(bào)警輸出功能，可有效保護(hù)供水系統(tǒng)的正常運(yùn)作；
3、加裝變頻器后，電機(jī)具有軟啟動(dòng)及無(wú)極調(diào)速功能，可使水泵和電機(jī)的機(jī)械磨損大為降低，延長(zhǎng)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)；
5、該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(jué)更加舒適。
因此，將變頻技術(shù)應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)，對(duì)提升中央空調(diào)自動(dòng)化水平、降低能耗、減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊、延長(zhǎng)機(jī)械及管網(wǎng)的使用壽命，都具有重要的意義，可以大力進(jìn)行推廣。
