中央空調(diào)節(jié)能改造
第一章 前    言
1.1 概述
變頻調(diào)速技術(shù)作為一種成熟的節(jié)能手段已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，利用變頻調(diào)速技術(shù)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造、可以大幅度降低電力消耗，減少龐大的電費(fèi)支出。我公司采用全球500強(qiáng)企業(yè)美國(guó)艾默生公司生產(chǎn)的變頻調(diào)速器對(duì)空調(diào)風(fēng)機(jī)、冷凍水泵冷卻水泵的節(jié)電率在30－60％，可大大地降低了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。
2.1中央空調(diào)目前存在的問(wèn)題
中央空調(diào)系統(tǒng)含冷凍泵。根據(jù)季節(jié)變化人為決定水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，啟動(dòng)方式大多為星--三角降壓?jiǎn)��?dòng)。工作時(shí)泵一直工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，不會(huì)因室溫變化而降速，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。水泵直接起動(dòng)對(duì)設(shè)備的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)工作量大。
制冷風(fēng)機(jī)一旦工作不會(huì)因室溫變化而降速，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。
2.2中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能分析
中央空調(diào)是大型商場(chǎng)、賓館、超市、寫字樓、工廠等許多用電場(chǎng)所里耗電最大的單元，在總電費(fèi)支出中，僅中央空調(diào)就占去了60％左右，因此中央空調(diào)節(jié)電就顯得尤其重要。但節(jié)電不是再生能源，而是提高用電效率，節(jié)電一定要有一個(gè)節(jié)電的空間存在。中央空調(diào)在設(shè)計(jì)和設(shè)備選型時(shí)通常是按照當(dāng)?shù)貧v史上氣溫最高的天氣來(lái)設(shè)計(jì)，且留有15～20％的余量，也就是說(shuō)即使是在天氣最熱的季節(jié)，空調(diào)也是有余量的（個(gè)別特殊情況例外），這部分余量為設(shè)計(jì)余量。    除此之外，一年當(dāng)中需要開(kāi)空調(diào)的幾個(gè)月當(dāng)中，溫差也很大，如5月份開(kāi)空調(diào)與8月份開(kāi)空調(diào)相比，5月份就有更大的余量，如圖1所示：
    藍(lán)色部分為設(shè)計(jì)余量，紅色部分為季節(jié)變化產(chǎn)生的余量，這部分余量就是節(jié)電空間。    單獨(dú)就一天而言，氣溫也有高低，中午和晚上所需制冷量也是不一樣的，如圖2所示：
   紅色部分為時(shí)差溫度變化產(chǎn)生的余量，也是一個(gè)可以節(jié)電的空間。任何一個(gè)系統(tǒng)如果沒(méi)有節(jié)電的空間，再談節(jié)電就沒(méi)有意義，而中央空調(diào)正好存在以上分析的節(jié)電空間，所以說(shuō)中央空調(diào)節(jié)電有很大的空間是完全可能的。    據(jù)權(quán)威部門調(diào)查分析，全國(guó)90％以上的中央空調(diào)基本是運(yùn)行在70％的負(fù)荷以下，考慮季節(jié)氣溫變化和時(shí)差變化因素節(jié)電空間就更大。  
 

大部分中央空調(diào)的主機(jī)有自動(dòng)加載和卸載的功能，且主機(jī)有螺桿式、活塞式、離心式等多種機(jī)型，不全是平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，對(duì)其進(jìn)行節(jié)電改造投資大，投資回收期長(zhǎng)，一般不改動(dòng)空調(diào)的主機(jī)。    因此，中央空調(diào)的改造主要把目光集中在了循環(huán)系統(tǒng)上。如果對(duì)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)電改造，使主機(jī)也能間接節(jié)電，將是一個(gè)很好的節(jié)能方案。事實(shí)證明，通過(guò)對(duì)冷凍泵與冷卻泵的合理化控制，不但循環(huán)系統(tǒng)本身可節(jié)能30～60％，而且可以促進(jìn)主機(jī)間接節(jié)能5～10％。中央空調(diào)系統(tǒng)中的循環(huán)系統(tǒng)、冷卻泵與冷凍泵除個(gè)別小型機(jī)型外，大部分為多泵，隨著天氣變化而啟動(dòng)不同數(shù)量的泵，即：氣溫高時(shí)多開(kāi)泵，氣溫低時(shí)少開(kāi)泵，表面上看已經(jīng)采取了節(jié)能手段，但是有些情況是沒(méi)有辦法解決的，例如開(kāi)一臺(tái)泵不夠開(kāi)兩臺(tái)泵浪費(fèi)的問(wèn)題，
開(kāi)0.7臺(tái)泵就能滿足的情況, 但只能開(kāi)一臺(tái)泵而造成浪費(fèi)。中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)就是以冷凍水與冷卻水的進(jìn)出水溫度為控制依據(jù)，對(duì)冷凍泵、冷卻泵及送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻控制，使中央空調(diào)系統(tǒng)始終運(yùn)行在最佳的狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)電的目的。   
我們知道，離心式水泵及風(fēng)機(jī)流量壓力與軸功率之間存在以下關(guān)系：  
流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比。   
壓力（揚(yáng)程）與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。   
軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。   
當(dāng)降低水泵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，流量也同比例下降，但功率卻以轉(zhuǎn)速的立方迅速下降，它們之間的關(guān)系如下表所示：
頻率Hz 50 45 40 35 30 25 20 15
轉(zhuǎn)速％ 100 90 80 70 60 50 40 30
壓力％ 100 81 64 49 36 25 16 9
揚(yáng)程％ 100 81 64 49 36 25 16 9
流量％ 100 90 80 70 60 50 40 30
功率％ 100 72.9 51.2 34.3 21.6 12.5 6.4 2.7
節(jié)電率％ 0 27.1 48.8 65.7 78.4 87.5 93.6 97.3
舉

例 揚(yáng)程m 150 121.5 96 73.5 54 37.5 24 13.5
 流量m3 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600
 功率kw 110 80.19 56.32 37.73 23.76 13.75 7.04 2.97
根據(jù)以上規(guī)律，可以得出對(duì)于風(fēng)機(jī)、水泵進(jìn)行節(jié)電改造，可以使系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)合理的狀態(tài)下運(yùn)行達(dá)到節(jié)能的目的。
冷凍水冷卻水系統(tǒng)是按最大冷負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但實(shí)際賓館的冷負(fù)荷不僅在不同的季節(jié)是變化很大的，而且在同一季節(jié)不同的天氣（晴天和陰雨天）也是變化的，而且在同一天的早中晚各個(gè)不同的時(shí)刻也都是在變化之中，未采用變頻以前只能通過(guò)閥門來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，盡管能減少部分負(fù)荷但仍造成了很大的電能浪費(fèi)，采用變頻后可以根據(jù)冷負(fù)荷的變化來(lái)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速和流量，電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化后，所消耗的電能大大減少。