摘要：中央空調系統在人們日常生活生產中得到了廣泛的運用，一方面改善了室內環境的舒適程度，另一方面卻由于中央空調系統本身具有耗能大的特點，對高效地節能減排來說是一大挑戰，現行的變頻技術是解決中央空調系統節能的一個通用的措施，通過變頻器進行節能改造，以此來降低空調系統所產生的能耗，切實地落實低碳環保理念。

　　關鍵詞：中央空調系統; 耗能大; 節能減排 ;變頻技術

　　Abstract: The central air-conditioning systems has been widely used in people's daily life and production, on the one hand, to improve the comfort of the indoor environment, the other hand, central air conditioning system itself has the characteristics of energy consumption, efficient energy saving said to be a major challenge for the current inverter technology is a common measure to solve the system of central air-conditioning energy saving, energy saving through the inverter, in order to reduce the energy consumption of air conditioning systems, to effectively implement the concept of low carbon environmental.

　　Key words: central air conditioning system; energy consumption; energy saving; inverter technology

　　中圖分類號 :TU201.5文獻標識碼： A 文章編號：

　　前言

　　空調不但給人們的生活工作帶來了舒適的環境，還面臨著高能耗給節能減排帶來的嚴峻考驗，這其中又以中央空調的能耗尤甚。中央空調系統在寫字樓、酒店、商業大廈、以及廠房中很多時候是不可或缺的設備，并且是全天的長時間運行，根據統計得出中央空調用電量是上述建筑用電總量的70%甚至以上，由于中央空調是按照滿負荷進行設計的，這樣一來很多時候中央空調的利用效率都很低，造成巨大的能源浪費。根據國家能源局的數據統計顯示，在中國的建筑能耗是國內總能耗的30%，然而空調的能耗就占到了建筑的總能耗的50%～65%左右。這個數字足以讓我們對空調能耗巨大有一個感性認識，如何在不降低生活品質的條件下，對空調采取節能改造措施，挖掘出空調的節能潛力，以降低空調的能耗達到節能減排的目的，提高能源利用的效率以及社會經濟效益，則具有重要的現實意義。

　　1 中央空調工作原理和變頻原理

　　中央空調系統工作原理。中央空調系統組成部分有：散熱水塔、制冷機、風機盤管系統和冷卻水循環與冷凍水循環系統。制冷機利用壓縮機把制冷劑進行壓縮處理后，形成液態之后再送到蒸發器當中和冷凍水之間進行熱交換處理，給冷凍水進行制冷，而冷凍水泵則負責把冷凍水送到冷卻盤管中去，通過風機吹送的冷風來降低溫度。在蒸發過后的制冷劑將釋放出熱量于冷凝器當中，和冷卻循環水來進行熱交換作用，通過冷卻水泵和散熱水塔的水塔風扇的噴淋來進行冷卻，讓其與大氣進行熱交換的作用，從而使熱量在大氣中得到散發。

　　冷凍水泵跟冷卻水泵兩者不能隨著負載的變化而進行與之相應的調節，這樣一來就會造成極大的能量浪費。通過對閥門與旁通的調節來實現水泵系統中壓差和流量的控制，這樣會因為存在低溫差和高壓力以及大流量與大截流損失等現象，造成電能的大量浪費以及中央空調的最末端不能達到預期的功效。要將此類問題解決，則需要讓水泵伴隨負載邊兒而調節水流量以及關閉旁通。另外水泵的電機啟動時電流值達到了3、4倍于額定電流值，不僅對能耗來說是巨大的浪費，電機壽命也將大大縮短。為了達到節能和節省成本的目的，水泵系統則需要進行改造處理，當今比較成熟的處理技術則是通過變頻器的變頻技術，來實現對電機和其他零部件延長其使用壽命，以及節能減排目的。

　　變頻器的工作原理。變頻器的工作原理是根據冷卻水泵與冷凍水泵乃至于冷卻塔風機幾者負載產生的變化，來對電機的轉速進行調整，在不影響空調正常運轉工作的前提下，讓冷卻水泵與冷凍水泵二者作出相應的調節，從而實現了節能的目的。一旦水泵電機的轉速下降后，就會大大地降低電機吸收的電能。

　　當首次啟動變頻器控制系統時應該設置成低速啟動和全速運行，讓冷凍水系統交換充分之后，然后根據冷凍回水的溫度來對頻率采取無極調速，而變頻器的輸出頻率經過PID運算得出，這需要檢測出回水溫度的信號和溫度的設定值。對變頻器的參數進行直接設置來調控系統的溫度，使之滿足工作需要。

　　2 各個系統所存在的問題

　　中央空調系統中存在不足的子系統包括了冷凍水系統與冷卻水系統以及冷卻水塔的風機急著的不足。下面將逐一分析。

　　2.1 前面已經講過冷凍水泵作用，是把經過制冷機也就是空調的主機降溫處理過的冷凍水輸送至中央空調的風機盤管的組件當中，對空調的內部環境起到一個降溫的作用，而冷凍水流量是和冷凍水泵轉速之間成正比的，若是冷凍水泵的轉速相當高的時候，則冷凍水水流速度快且流量大。所以，在冷凍水在流經風機盤管系統的時候，沒有足夠的時間把水中含有的冷量盡數釋放，就重返制冷機的話，所以這樣冷凍水泵的電機實際上是做了許多的無用功，造成不必要的能量浪費。如果通過對冷凍水泵的電機轉速進行控制調節的話，就可以根據實際的需要來對冷凍水流動速度和流量進行控制調節，以便于使冷凍水留于風機盤管系統當中的時間足夠釋放跟空調工作產生的熱負荷值所相對等的冷量，這樣就能大大地降低冷凍水泵的電機功耗，實現節能。

　　2.2 冷卻水泵的電機容量在設計時，都是以最大的換熱量的情況下，然后按根據一定安全系數進行確定其容量。但是一般來說，在隨著晝夜和季節的交替氣溫發生變化，開機數目也不盡相同，實際的換熱量要遠比設計值小，所以，電機容量也是遠比實際負荷要大的，這樣就發生大車拉小車現象。以冷卻水流量的角度進行考慮，而冷卻水作用就是及時把熱量從冷凝器中帶走，來保證空調主機的工作能夠正常進行。從節能角度來看，制冷機即空調主機只要保證工作正常，若是冷卻水的流量越小，那么無用功也越少，則節能的效果也很好。過去使用的交流電機其轉速不能夠進行調節，所以電機一直是最快的速度進行循環，導致浪費了大量的能量。

　　2.3 水塔風扇負載屬于平方轉矩負載方式，隨著晝夜與季節的交替，一旦氣溫環境降低，噴淋冷卻水能夠跟大氣交換熱量能夠充分進行，風扇的轉速也能夠降低，這樣一來風扇電機的能耗也能夠降低。

　　3 利用變頻器進行水泵節能改造

　　在水泵系統中，通過對閥門與旁通的調節來實現水泵系統中壓差和流量的控制，這樣會因為存在低溫差和高壓力以及大流量與大截流損失等現象，造成電能的大量浪費以及中央空調的最末端不能達到預期的功效。水泵的起動方式為Y-△起動，這樣一來電機起動電流比起其額定電流要高幾倍，對電機及其他零部件的傷害是極大的，嚴重縮短其使用時間，增加了設備的維修工作與費用。這樣一來對水泵系統采取節能改造則十分的有必要，通過變頻器對水泵電機轉速的調整改變來實現節能的目的。

　　對于中央空調系統來說，一般分為兩個系統，一個是冷凍水系統，另一個則是冷卻水系統，居右半部的是冷卻水系統，居左半部的是冷凍水系統。據最新的國內外資料，與中央空調的水泵系統采取的閉環改造措施一系列成功范例的分析發現，如今的水泵節能改造方案通常都是使用變頻器變頻，而實現水泵系統改造的。

　　3.1 對冷卻水系統采取的閉環控制

　　冷卻水系統改造方案，是最常用且效果也十分明顯的。此方案的實施前提是要保證冷卻塔中有一定量冷卻水流出才行，對變頻器輸出的頻率進行調節來控制冷卻水的流量，若是中央空調的冷卻水的出水溫度過低時，則降低冷卻水的流量，若是中央空調的冷卻水的出水溫度高的時候，就加大冷卻水的流量，這樣就能既保證了中央空調的正常工作，同時也實現了節能增效的預期目的。

　　冷卻水系統閉環控制的方式，通常先確定冷卻泵變頻器在工作時的最小頻率，把它設置為下限頻率且鎖定，對于變頻冷卻水泵頻率的調節，是通過冷卻管的進出水的溫度差和出水的溫度信號來實現的。若是進出水的溫差比設定值要大時，則頻率采取無極上調;如果進出水的溫差比設定值要小時，則頻率采取無極下調;若是當冷卻水的出水溫度比設定值要高時，頻率則優先采取無極上調;如果冷卻水的出水溫度比設定值要低時，則根據溫差的變化來對頻率進行調節，進出水的溫差越小，則變頻器相應輸出頻率就越低，進出水的溫差越大，則變頻器相應輸出功率就越高。

　　3.2 對冷凍水泵系統采取的閉環控制

　　冷凍水泵閉環控制給水分為制冷模式下和制熱模式下的冷凍水泵系統閉環控制。先說制冷模式下的冷凍水泵閉環控制技術，此模式的實施前提是要先滿足最末端設備有冷凍水流量的供給，再確定冷凍泵變頻器在工作時的最小頻率，把它當做下限頻率來設置并進行鎖定，對變頻冷凍水泵頻率進行調節，是以溫度傳感器(安裝于冷凍水系統的回水主管之上)所檢測到的冷凍水的回水溫度，然后通過溫度控制器所設置的溫度來對變頻器進行頻率增減的控制，其控制方式為冷凍回水的溫度若大于設定溫度的時候頻率則采取無極上調。

　　然后再說制熱模式下的冷凍水泵閉環控制技術，此模式是于中央空調制熱也就是熱泵運行的時候冷凍水泵系統控制方案，與制冷模式下的控制方案相同，實施前提也是要先滿足最末端設備有冷凍水流量的供給，再確定冷凍泵變頻器在工作時的最小頻率，把它當做下限頻率來設置并進行鎖定，對變頻冷凍水泵頻率進行調節，是以溫度傳感器(安裝于冷凍水系統的回水主管之上)所檢測到的冷凍水的回水溫度，然后通過溫度控制器所設置的溫度來對變頻器進行頻率增減的控制。但是與制冷模式不同之處在于：當冷凍回水的溫度比設定的溫度小時頻率采取無極上調，而溫度傳感器所檢測到冷凍水的回水溫度越高，則變頻器所輸出的頻率就越低。

　　3.3 其他控制方式

　　為保障中央空調系統能夠安全可靠地進行運轉工作，在控制的過程中可大量地加入故障容錯處理，例如控制回路或者溫度采集一旦發生故障，信號就會失真，此時軟件就自動進行容錯處理，這樣就不但能夠防止故障繼續擴散，還能防止小故障造成制冷機停機的發生。

　　為保證在對信號進行采集的過程里不出現抖動，也為杜絕故障反復出現，必須在系統軟件當中設置起安全濾波軟件，在進行信號采集之前必須先經過濾波處理之后才能再信號采集。

　　3.4 改造之后的效果

　　經過改造之后的中央空調系統在循環功能上能夠進行自動調整，散熱效果、冷卻水循環、主機負荷、熱水供應等等狀態都能夠通過相應的軟件在控制協調之下進行自動推算。大大地降低能耗，電能的節省效果也很明顯，一般能節省30%左右的電能。變頻處理技術結合軟件的使用能夠讓中央空調系統達到智能化的節能效果。

　　4 結語

　　變頻技術運用在中央空調系統當中目的在于節能降耗，提高空調的使用效率和使用壽命，結合智能軟件的提高了中央空調工作時的自動化水平，讓操作更加人性化。不斷開發新的更優越的技術與軟件設備，滿足社會發展的需要，將更加高的節能降耗作為奮斗的目標，為人們創造更加舒適的生活環境。

　　參考文獻

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