中央空調系統變頻節能改造方案（中央空調節能改造）

　　1 簡述中央空調系統在現代企業及生活環境改進層面極其廣泛，并且是一些生活環境或生產制造工藝流程中所務必配置的，即說白了人工合成自然環境，不但是溫度的規定，也有環境濕度、潔凈度等級等。往往規定配備中央空調系統，目地就在于提升產品品質，提升人的舒適感，并且集中化制冷供暖高效率，方便管理，節約成本等。因而，、高層住宅購物廣場、商大廈、主會場、劇院、公司辦公室、公共圖書館、酒店、大型商場、商場、酒店餐廳、娛樂平臺、體育場館等中大中型工程建筑上面選用中央空調，它是當代大中型房屋建筑不可缺少的服務設施之一，但因為它的電力耗費十分之大，是用電量種植大戶，幾乎占了耗電量的50%以上，因而其日常支出花費非常大。中央空調系統全是按較大負荷并提升一定容量設計方案的，而其實在一年中，滿負荷下運作較多僅有十多天，乃至十多個鐘頭，絕大多數時間負荷都是在70%下列運作。通常，中央空調系統中冷凍服務器的負載能隨時節溫度轉變自動調節負荷，而與冷凍服務器相符合的冷凍泵、冷卻泵卻不可以自動調節負荷，幾乎長期性在100%負荷下運作，導致了動能的巨大消耗，也惡變了中央空調的軟件環境和運作品質。伴隨著變頻新技術的日益完善，運用變頻調速器、PLC、D/A轉化控制模塊、溫度感應器、溫度控制模塊等構件的有機結合，可組成溫度差閉環控制自動控制系統系統，自動調節水泵的輸入輸出總流量。選用交流電機調速技術性不但能使大型商場室內溫度保持在所希望的情況，令人感覺舒服令人滿意，使全部系統運行狀態輕緩平穩，更主要的是其環保節能實際效果達到30%以上，能產生非常好的經濟收益。2 中央空調系統組成及原理中央空調系統關鍵由下列一些部份構成。
 

　　2.1 冷凍發電機組通向每個屋子的冷卻循環水經過冷凍發電機組開展“內部結構熱交換器”功效，使冷凍水減溫為5~7℃。并根據冷卻循環水系統向每個中央空調點給予外界熱交換器源。內部結構熱交換器造成的發熱量，根據冷卻水系統在冷卻塔中向空氣中排出。內部結構熱交換器系統是中央空調的“致冷源”。

　　2.2 冷凍冷卻塔用以為冷凍發電機組給予“冷卻水”。

　　2.3 “外界熱交換器”系統此系統由2個冷卻循環水系統構成：1)冷凍水循環系統系統由冷凍泵及冷凍管路構成。從冷凍發電機組排出的冷凍水由冷凍泵充壓送進冷凍水管路，在每個屋子里進行熱交換器，帶去屋子里的發熱量，使屋子里的溫度降低;2)冷卻水循環系統系統由冷卻泵、冷卻水管路及冷卻塔構成。冷凍發電機組開展熱交換器，使溫度冷卻的與此同時，終將產生很多的發熱量，該發熱量被冷卻水消化吸收，促進冷卻水溫度上升，冷卻泵將升了溫的冷卻壓力入冷卻塔，使之在冷卻塔中與空氣開展熱交換器，隨后再將降了溫的冷卻水，送返回冷凍發電機組，這般持續循環系統，帶去冷凍發電機組所施放的發熱量。

　　2.4 冷卻離心風機

　　1)室內風機組裝于任何必須減溫的屋子里，用以將由冷凍水冷卻了的強冷空氣吹進屋子，加快屋子里的熱交換器。

　　2)冷卻塔離心風機用以減少冷卻塔中的溫度，加快將“智能回水”帶到的發熱量釋放到空氣中去。中央空調系統的四個一部分都能夠執行省電更新改造，但冷凍水發電機組和冷卻水發電機組處理后的省電實際效果較為理想化。因而人們將仔細論述對冷凍發電機組和冷卻發電機組的交流電機調速技改項目，主次表明冷卻離心風機的交流電機調速技改項目。

　　3 中央空調系統變頻式更新改造的詳細計劃方案現將某企業集團寫字樓的中央空調系統的變頻節能改造方案做一實際詳細介紹。

　　3.1 中央空調原系統存在中央空調系統更新改造前的首要機器設備和操縱方法：

　　1)450 t冷氣機服務器2臺，型號規格為特靈二極式離心脫水機，兩部并接運作;

　　2)冷凍水泵2臺，揚程28 m，適用輸出功率45 kW;

　　3)冷卻水泵有2臺，揚程35m，適用輸出功率75 kW，冷凍水泵與冷卻水泵均選用一用一備的方法運作;

　　4)冷卻塔2臺，風扇電機11 kW，并接運作，室內風機4臺，5.5 kW，并接運作。是一家中外合資企業，為了更好地給職工構建一個優良的辦公環境，寫字樓絕大多數室內空間選用全密封的方式，因而企業絕大多數室內空間空氣流通實際效果不太好，因此對夏天冷氣機品質的需求較高。除開一些節假日日外，其他時間中央空調全是開全的。因為中央空調系統設計方案時按夏天最火、負載較大時設計方案，且留出10%~20%的設計方案容量。在其中冷凍服務器可以依據負荷轉變隨著載入或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不會隨負荷轉變做出對應的調整。那樣，冷凍水、冷卻水系統幾乎長期性在大流量、小溫度差的情況下運作，導致了動能的巨大消耗。原系統中冷凍、冷卻水泵選用的均是Y-△啟動方法，電動機的啟動電流量均為其額定電壓的3~4 倍，在這般大的電流量影響下，交流接觸器的使用期限大大的降低;與此同時，運作時的機械設備沖擊性和停泵時的水錘現象，非常容易對機械零部件、滾動軸承、閘閥和管路等導致毀壞，進而提升檢修勞動量、維護費用，機器設備也非常容易衰老。此外，因為冷凍泵軸運輸的制冷量不可以追隨系統具體負載的轉變，其供熱工程的均衡只有由人力調節冷凍服務器出水量溫度，結果也只能是用大流量得到小溫度差。那樣，不但消耗動能，也惡變了系統的系統配置與運作品質。尤其自然環境溫度稍低、一些尾端機器設備溫度控制稍有失效或敏感度不高時，可能造成大規模中央空調室內溫度偏冷，覺得不適感，比較嚴重影響中央空調系統的運轉品質。對于以上具體情況，對的中央空調系統執行了運用變頻調速器、工業觸摸屏、PLC、AD轉換控制模塊、溫度控制模塊、溫度感應器等組成的溫度差閉環控制全自動變速系統的計劃方案。關鍵對冷凍、冷卻水泵開展了交流電機調速技改項目，做到節省電磁能、平穩系統、增加機器設備使用壽命，提升自然環境舒適感的目地。

　　3.2 中央空調系統節能項目的詳細計劃方案

　　3.2.1 變頻式省電基本原理由液體通信傳輸設備(水泵、離心風機)的原理得知：水泵、離心風機的總流量(排風量)與其說轉速比正相關;水泵、離心風機的工作壓力(揚程)與其說轉速比的平方米正相關;而水泵、離心風機的電機功率相當于總流量與工作壓力的相乘，故水泵、離心風機的電機功率與其說轉速比的三次方正相關(即與開關電源工作頻率的三次方正相關)。變頻調速器環保節能的實際效果是十分明顯的，這類環保節能收益是看得清的。尤其是調整范疇大、運行電流量大的系統及機器設備，根據圖2 可以形象化地看得出在總流量轉變時只需對轉速比(工作頻率)稍加更改便會使水泵電機功率有更多方面上的更改，此特性促使應用變頻調速器開展變速變成一種發展趨勢，并且逐步推進并運用于各個領域的變速行業。依據上述基本原理得知：更改水泵、離心風機的轉速比就可更改水泵、離心風機的功率。圖內陰影部分為同一臺水泵的直流運作情況與變頻式運作情況在伴隨著總流量轉變所耗費的輸出功率差。

　　3.2.2 系統電路原理和操縱方法依據中央空調系統冷卻水系統的一般電腦裝機方式，提議在冷卻水系統和冷凍水系統各裝兩個傳動系統新星SD-YP 系列產品一體化交流電機調速控制箱，在其中冷卻交流電機調速控制箱供兩部冷卻水泵轉換(循環系統)應用，冷凍交流電機調速控制箱供兩部冷凍水泵轉換(循環系統)應用。變頻節能變速系統是在保存原直流系統的根基上改造的，變頻節能系統的連動控制職能與原直流系統的連動控制作用同樣，變頻節能系統與原直流系統中間設定了互鎖維護，以保證系統工作中安全性。運用變頻調速器、工業觸摸屏、PLC、AD轉換控制模塊、溫度感應器、溫度控制模塊等元器件的有機結合，組成溫度差閉環控制自動控制系統系統，自動調節水泵的輸入輸出總流量，為做到環保節能的目地給予了穩定的技術性標準。如下圖3所顯示，得出了主電源電路實際的改造方案。

　　3.2.3 系統主電源電路的操縱設計方案依據詳細情況，與此同時充分考慮成本管控，盡量地根據原來的電氣設備。冷凍水泵及冷卻水泵均選用一用一備的作業方法，因預留泵變換時間與空調主機變換時間一致，轉換工作頻率不高，因此冷凍水泵和冷卻水泵電動機的主備切換控制運用原來電氣設備，根據交流接觸器、起停按鍵、切換開關開展電氣設備和機械設備自鎖互鎖。保證每臺水泵只有由一臺變頻調速器拖拽，防止兩部變頻調速器與此同時拖拽同一臺水泵導致溝通交流短路故障安全事故;而且每臺變頻調速器一切時間只有拖拽一臺水泵，以防一臺變頻調速器與此同時拖拽兩部水泵而負載。

　　3.2.4 系統作用操縱方法上位機軟件監管系統關鍵根據工業觸摸屏進行對加工工藝技術參數的檢驗，各設備的集中控制及其數據信息的解決、剖析等每日任務;下位機PLC關鍵進行數據采集，當場機器設備的操縱及互鎖等作用。實際運行環節中，啟動時，打開涼水及冷卻水泵，由PLC控制涼水及冷卻水泵的起停，由操縱涼水及冷卻水泵的交流接觸器向制冷機組傳出互鎖數據信號，打開制冷機組，由變頻調速器、溫度感應器、溫度控制模塊構成的溫度差閉環控制系統電源電路對水泵開展變速以操縱工作中總流量，與此同時PLC控制冷卻塔依據溫度感應器數據信號全自動挑選打開數量;當濾網前后左右壓力差超過額定值時，PLC傳出過慮阻塞報警系統;通風機轉速比的速度是由送風溫度與系統額定值相較為后，用PID方法操縱變頻調速器，進而調整離心風機的轉速比，做到調整送風溫度的目地。關機時，關掉制冷機組，涼水及冷卻水泵及其冷卻塔延遲15 min 后全自動關掉。維護時，由液位傳感器操縱涼水及冷卻水的少水維護，工作壓力稍低時全自動打開補水泵補水保濕。

　　3.3 系統節能項目基本原理變頻節能系統平面圖如下所顯示。

　　1)對冷凍泵開展變頻式更新改造PLC控制器根據溫度控制模塊及溫度感應器將冷凍機的智能回水溫度和出水量溫度讀取控制板運行內存，并估算出溫差值;隨后依據冷凍機的智能回水與出水量的溫差值來操縱變頻調速器的轉速比，調整出水量的總流量，操縱熱交換器的速率。溫度差大，表明房間內溫度高系統負載大，應提升冷凍泵的轉速比，加速冷凍水的循環速率，增加總流量，加速熱交換器的速率;相反溫度差小，則表明房間內溫度低，系統負載小，可減少冷凍泵的轉速比，緩解冷凍水的循環速率，減少總流量，減少熱交換器的速率以節省電磁能。

　　2)對冷卻泵開展變頻式更新改造因為冷凍發電機組啟動時，其冷卻器的熱交換器量是由冷卻水送到冷卻塔排熱減溫，再由冷卻水下混凝土到冷卻器開展持續循環系統的。冷卻水滲水出水量溫度差大，表明冷凍機負載大，需冷卻水帶去的發熱量大，應提升冷卻泵的轉速比，增加冷卻水的循環量;溫度差小，則表明，冷凍機負載小，需攜帶的發熱量小，可減少冷卻泵的轉速比，減少冷卻水的循環量，以節省電磁能。

　　3)冷卻塔離心風機變頻式操縱根據檢驗冷卻塔水的溫度對冷卻塔離心風機開展交流電機調速閉環控制系統，使冷卻塔溫度勻速運動在設置溫度，可以合理地節約離心風機的電磁能附加耗損，能達到最好省電實際效果。

　　4)室內風機組變頻式操縱根據檢驗冷房溫度對變風發電機組的離心風機開展交流電機調速閉環控制系統，完成冷房溫度勻速運動在設置溫度。室內風機組變頻式操縱后可到達夢想的省電實際效果，而且使中央空調實際效果更好。

　　3.4 系統總流量、工作壓力確保本方法的調整方式選用閉環控制自動調節操縱，冷卻水泵系統和冷凍水泵系統的調整方法基本一致，用溫度感應器對冷卻(冷凍)水在服務器上的出入口溫度開展取樣，轉變成用電量數據信號后送至溫度控制器將該數據信號與額定值開展較為計算后導出一脈沖信號(一般為4~20 mA、0~10 V等)給PLC，由PLC、D/A轉化控制模塊、溫度感應器、溫度控制模塊開展溫度差閉環控制系統，手動式/全自動轉換和手動式工作頻率升高、降低由PLC控制，最終把數據信息傳輸到上位機軟件工業觸摸屏推行監控操縱。變頻調速器依據PLC 傳出的脈沖信號決策其導出工作頻率，以做到更改水泵轉速比并調整總流量的目地。冷卻(冷凍)水系統的變頻節能系統在具體應用時要考慮到水泵的轉速比與揚程的平方米正相關的關聯，及其水泵的轉速比與管損平方米正相關的關聯。在水泵的揚程隨轉速比的減少而減少的與此同時管路損害也在減少，因而，系統對水泵揚程的具體要求一樣要減少;而根據設置變頻調速器最低值工作頻率的方式又可確保系統對水泵揚程的最少要求。供電工作壓力的穩定性和調整量可以根據PID主要參數的調節。當供電需要量降低時，管路工作壓力慢慢上升，內部結構PID控制器導出工作頻率減少，當變頻調速器導出工作頻率低至0 Hz時，而管路在一設置時間內還高過調整工作壓力，變頻調速器斷開當今變頻式操縱泵，轉而操縱下一個原直流操縱泵，變頻調速器在水泵操縱變換流程中，慢慢交替應用水泵，使每一個水泵的利用效率平等，提升系統、管路工作壓力的穩定度和穩定性。

　　4 中央空調系統開展變頻式更新改造的優勢變頻節能更新改造后除開可以節約很多的電磁能外還具備下列優勢：

　　1)電動機啟動是軟啟動，電流量從0 A到額定電壓轉變，減少了大電流量對電動機的沖擊性;

　　2)電機軟起動轉速比從0 逐漸遲緩提速，可以有效的降低水泵或離心風機的機械設備損壞;

　　3)變頻調速器是性能高的電力工程電子產品，具備極強的電機保護作用，能增加系統各組件的使用期限;

　　4)使室內溫度保持勻速運動，令人感覺舒服;

　　5)通過升級改造后，可以使系統具備較高的穩定性，降低了自然環境噪聲，降低了檢修維護保養勞動量。

　　5 總結在高新科技日新月異的今日，積極主動營銷推廣交流電機調速節能環保的運用，使其轉換為社會生產力，是大家水利專業技術人員應負的企業社會責任。對落伍的機器設備生產工藝流程開展技術創新，不但可以提升生產制造品質、生產率，造就豐厚的經濟收益，對環保節能、環境保護等社會經濟效益一樣擁有至關重要的實際意義。伴隨著變頻調速器運用普及化科技的到來，不但擴張了變頻調速器的應用商店，并且為中央空調運用也明確提出了新的課題研究。預估在一段時間的未來，因為交流電機調速技術性的干預，中央空調系統將真真正正地進到經濟形勢時期，期待上述工作對于同仁們在傳統的電氣傳動設備技術改造和推進高新技術產品的普及應用工作中能有所啟示和借鑒。