摘 要： 變頻器在中央空調(diào)系統(tǒng)中有極其重要的作用。經(jīng)多方實(shí)踐，現(xiàn)用于冷卻水系統(tǒng)閉環(huán)控制的系列智能變頻器采用同制冷模式下冷凍水泵系統(tǒng)閉環(huán)控制的控制方式為較好的方式。
　　關(guān)鍵詞： 中央空調(diào) 水泵 變頻器 節(jié)能技術(shù)
　　
　　一、水泵節(jié)能改造的實(shí)際意義
　　中央空調(diào)是耗電大戶(hù)，每年的電費(fèi)中空調(diào)耗電占60%左右，因此中央空調(diào)的節(jié)能改造顯得很有實(shí)際意義。在設(shè)計(jì)時(shí)，中央空調(diào)系統(tǒng)必須按天氣最熱、負(fù)荷最大的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且需要留近20%的設(shè)計(jì)余量，因而空調(diào)在絕大部分時(shí)間是不會(huì)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行的，存在很大的富余，所以節(jié)能的潛力也很大。
　　而水泵采用的是Y-△起動(dòng)方式，電機(jī)起動(dòng)電流是其額定電流的3—4倍，一臺(tái)90KW的電機(jī)其起動(dòng)電流將達(dá)到400A，在強(qiáng)大的電流沖擊下，接觸器、電機(jī)的使用壽命大大下降。同時(shí)，起動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊和停泵時(shí)水垂現(xiàn)象，容易對(duì)設(shè)備造成破壞，從而增加維修費(fèi)用。
　　因此，為了節(jié)約能源和費(fèi)用，必須對(duì)水泵系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，選用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以達(dá)到節(jié)能，延長(zhǎng)電機(jī)、接觸器和機(jī)械散件的使用壽命的目的。
　　變頻器能根據(jù)冷凍水泵和冷卻水泵負(fù)載變化而調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在滿(mǎn)足中央空調(diào)系統(tǒng)正常工作的情況下使冷卻水泵和冷凍水泵作出相應(yīng)調(diào)節(jié)。水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)從電網(wǎng)吸收的電能就會(huì)大大減少。
　　減少的功耗△P=P〔1-（N/N）〕 （1）式
　　減少的流量△Q=Q〔1-（N/N）〕 （2）式
　　由上式可以得出：流量的減少與轉(zhuǎn)速減少的一次方成正比，但功耗的減少卻與轉(zhuǎn)速減少的三次方成正比。
　　因變頻器是軟啟動(dòng)方式，采用變頻器控制電機(jī)后，電機(jī)在起動(dòng)時(shí)及運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中均無(wú)沖擊電流，而沖擊電流是影響電機(jī)、接觸器使用壽命最直接、最主要的因素，同時(shí)采用變頻器控制電機(jī)后還可避免水垂現(xiàn)象。因此可大大延長(zhǎng)電機(jī)及其附件的使用壽命。
　　二、水泵節(jié)能改造的方案
　　中央空調(diào)系統(tǒng)通常分為冷凍（媒）水和冷卻水兩個(gè)系統(tǒng)（如下圖二，左半部分為冷凍（媒）水系統(tǒng)，右半部分為冷卻水系統(tǒng)）。根據(jù)國(guó)內(nèi)外最新技術(shù)，現(xiàn)在水泵系統(tǒng)節(jié)能改造的方案大都采用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
　　1.冷凍（媒）水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制
　?。?）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(gè)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(guò)安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測(cè)冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來(lái)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(shí)頻率無(wú)極上調(diào)。
　?。?）制熱模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制
　　該模式是在中央空調(diào)中熱泵運(yùn)行（即制熱）時(shí)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(gè)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(guò)安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測(cè)冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來(lái)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(shí)頻率無(wú)極上調(diào)，當(dāng)溫度傳感檢測(cè)到的冷凍水回水溫越高，變頻器的輸出頻率越低。
　　通過(guò)安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器（如圖二，安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的A處）來(lái)檢測(cè)冷凍水的回水溫度，并可直接通過(guò)設(shè)定變頻器參數(shù)使系統(tǒng)溫度調(diào)控在需要的范圍內(nèi)。
　　2.冷卻水系統(tǒng)的閉環(huán)控制
　　在冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行改造的節(jié)能方案，節(jié)電效果很顯著。該方案在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過(guò)控制變頻器的輸出頻率來(lái)調(diào)節(jié)冷卻水流量，當(dāng)冷卻水出水溫度低時(shí)，減少冷卻水流量；當(dāng)冷卻水出水溫度高時(shí)，加大冷卻水流量，實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)機(jī)組正常工作的前提下達(dá)到節(jié)能增效的目的。
　　現(xiàn)有的控制方式大都先確定一個(gè)冷卻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，變頻冷卻水泵的頻率是取冷卻管進(jìn)、出水溫度差和出水溫度信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)進(jìn)、出水溫差大于設(shè)定值時(shí)，頻率無(wú)極上調(diào)，當(dāng)進(jìn)、出水溫差小于設(shè)定值時(shí)，頻率無(wú)極下調(diào)，當(dāng)冷卻水出水溫度高于設(shè)定值時(shí)，頻率優(yōu)先無(wú)極上調(diào)，當(dāng)冷卻水出水溫度低于設(shè)定值時(shí)，按溫差變化來(lái)調(diào)節(jié)頻率，進(jìn)、出水溫差越大，變頻器的輸出頻率越高；進(jìn)、出水溫差越小，變頻器的輸出頻率越低。
　　經(jīng)多方實(shí)踐論證，現(xiàn)用于冷卻水系統(tǒng)閉環(huán)控制的系列智能變頻器采用同制冷模式下冷凍水泵系統(tǒng)閉環(huán)控制一樣的控制方式為較好的方式。
　　由于變頻器能夠很好地控制中央空調(diào)的冷卻水泵的運(yùn)行頻率，因而可以達(dá)到非常好的節(jié)能效果。在很多負(fù)載不滿(mǎn)的情況下，冷卻水泵可以運(yùn)行在低負(fù)載狀態(tài)，以達(dá)到節(jié)能的目的。在外界負(fù)載滿(mǎn)載的情況下，本系統(tǒng)依然能夠迅速達(dá)到上限滿(mǎn)載狀態(tài)，因而不會(huì)因?yàn)楣?jié)能而影響系統(tǒng)的正常功能。
　　與其他控制方式相比，其優(yōu)點(diǎn)有：
　　1.僅僅在中央空調(diào)冷卻管出水端安裝一個(gè)溫度傳感器（安裝在冷卻水系統(tǒng)中的B處），簡(jiǎn)單可靠。
　　2.冷卻水出水溫度介于溫度下限與溫度上限之間時(shí)，通過(guò)對(duì)冷卻水出水溫度進(jìn)行ＰＩＤ計(jì)算，從而達(dá)到對(duì)頻率進(jìn)行無(wú)極調(diào)速，閉環(huán)控制迅速準(zhǔn)確。
　　3.節(jié)能效果更為明顯。當(dāng)冷卻水出水溫度低于溫度上限設(shè)定值時(shí)，采用冷卻管進(jìn)、出水溫度差來(lái)調(diào)節(jié)方式由溫度差來(lái)對(duì)頻率進(jìn)行無(wú)極調(diào)速，并采用上、下限溫度來(lái)調(diào)節(jié)，節(jié)能效果明顯，通過(guò)實(shí)踐證明，平均節(jié)電率要提高5％以上，節(jié)電率可以達(dá)到20％—40％。
　　實(shí)踐證明，本系統(tǒng)節(jié)電率均在40％左右，產(chǎn)品性能可靠，節(jié)電效果顯著，還可大大延長(zhǎng)電機(jī)、接觸器，以及機(jī)械附件的使用壽命，由此可為單位帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益。