點擊圖片查看大圖變頻器在中央空調節(jié)能中的應用
一、 水泵節(jié)能改造的必要性
中央空調是大廈里的耗電大戶，每年的電費中空調耗電占60%左右，因此中央空調的節(jié)能改造顯得尤為重要。
由于設計時，中央空調系統(tǒng)必須按天氣熱、負荷大時設計，并且留10-20%設計余量，然而實際上絕大部分時間空調是不會運行在滿負荷狀態(tài)下，存在較大的富余，所以節(jié)能的潛力就較大，其中，冷凍主機可以根據負載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負載變化作出相應調節(jié)，存在很大的浪費。
水泵系統(tǒng)的流量與壓差是靠閥門和旁通調節(jié)來完成，因此，不可避免地存在較大截流損失和大流量、高壓力、低溫差的現(xiàn)象，不僅大量浪費電能，而且還造成中央空調末端達不到合理效果的情況。為了解決這些問題需使水泵隨著負載的變化調節(jié)水流量并關閉旁通。
再因水泵采用的是直接起動方式，電機的起動電流均為其額定電流的6～8倍，一臺45KW的電動機其起動電流將達到450A，在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機的使用壽命大大下降，同時，起動時的機械沖擊和停泵時水錘現(xiàn)象，容易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備品、備件費用。
綜上，為了節(jié)約能源和費用，需對水泵系統(tǒng)進行改造，經市場調查與了解采用成熟的變頻器來實現(xiàn)，以便達到節(jié)能和延長電機、接觸器及機械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。
這是因為變頻器能根據冷凍水泵和冷卻水泵負載變化隨之調整水泵電機的轉速，在滿足中央空調系統(tǒng)正常工作的情況下使冷凍水泵和冷卻水泵作出相應調節(jié)，以達到節(jié)能目的。水泵電機轉速下降，電機從電網吸收的電能就會大大減少。
其減少的功耗 △P=P0〔1-(N1/N0)3〕 （1）式
減少的流量 △Q=Q0〔1-(N1/N0)〕 （2）式
其中N1為改變后的轉速，N0為電機原來的轉速，P0為原電機轉速下的電機消耗功率，Q0為原電機轉速下所產生的水泵流量。
由上式可以看出流量的減少與轉速減少的一次方成正比，但功耗的減少卻與轉速減少的三次方成正比。
如：假設原流量為100個單位，耗能也為100個單位，如果轉速降低10個單位，由（2）式△Q=Q0〔1-(N1/N0)〕=100＊〔1-(90/100)〕=10可得出流量改變了10個單位，但功耗由（1）式△P=P0[1-(N1/N0)3]=100＊〔1-(90/100)3〕=27.1可以得出，功率將減少27.1個單位，即比原來減少27.1%。
再因變頻器是軟啟動方式，采用變頻器控制電機后，電機在起動時及運轉過程中均無沖擊電流，而沖擊電流是影響接觸器、電機使用壽命主要、直接的因素，同時采用變頻器控制電機后還可避免水垂現(xiàn)象，因此可大大延長電機、接觸器及機械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。
二、 水泵節(jié)能改造的方案
中央空調系統(tǒng)通常分為冷凍（媒）水和冷卻水兩個系統(tǒng)。根據國內外新資料介紹，并多處通過對在中央空調水泵系統(tǒng)進行閉環(huán)控制改造的成功范例進行考察，現(xiàn)在水泵系統(tǒng)節(jié)能改造的方案大都采用變頻器來實現(xiàn)。
1、 冷凍（媒）水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制
〔1〕、制冷模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制
該方案在保證末端設備冷凍水流量供給的情況下，確定一個冷凍泵變頻器工作的小工作頻率，將其設定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經由溫度控制器設定的溫度來控制變頻器的頻率增減，控制方式是：冷凍回水溫度大于設定溫度時頻率無極上調。
〔2〕、制熱模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制
該模式是在中中央空調中熱泵運行（即制熱）時冷凍水泵系統(tǒng)的控制方案。同制冷模式控制方案一樣，在保證末端設備冷凍水流量供給的情況下，確定一個冷凍泵變頻器工作的小工作頻率，將其設定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經由溫度控制器設定的溫度來控制變頻器的頻率增減。不同的是：冷凍回水溫度小于設定溫度時頻率無極上調，當溫度傳感檢測到的冷凍水回水溫越高，變頻器的輸出頻率越低。
本公司設計的空調變頻器控制系統(tǒng)具有以上功能，通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器來檢測冷凍水的回水溫度，并可直接通過設定變頻器參數使系統(tǒng)溫度調控在需要的范圍內。
另外，針對已往改造的方案中首次運行時溫度交換不充分的缺陷，我公司設計的變頻器控制系統(tǒng)增加了首次起動全速運行功能，通過設定變頻器參數可使冷凍水系統(tǒng)充分交換一段時間，然后再根據冷凍回水溫度對頻率進行無極調速，并且變頻器輸出頻率是通過檢測回水溫度信號及溫度設定值經ＰＩＤ運算而得出的。
2、 冷卻水系統(tǒng)的閉環(huán)控制
目前，在冷卻水系統(tǒng)進行改造的方案為常見，節(jié)電效果也較為顯著。該方案同樣在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過控制變頻器的輸出頻率來調節(jié)冷卻水流量，當中中央空調冷卻水出水溫度低時，減少冷卻水流量；當中中央空調冷卻水出水溫度高時，加大冷卻水流量，從而達到在保證中中央空調機組正常工作的前提下達到節(jié)能增效的目的。
現(xiàn)有的控制方式大都先確定一個冷卻泵變頻器工作的小工作頻率，將其設定為
下限頻率并鎖定，變頻冷卻水泵的頻率是取冷卻管進、出水溫度差和出水溫度信號來調節(jié)，當進、出水溫差大于設定值時，頻率無極上調，當進、出水溫差小于設定值時，頻率無極下調，同時當冷卻水出水溫度高于設定值時，頻率優(yōu)先無極上調，當冷卻水出水溫度低于設定值時，按溫差變化來調節(jié)頻率，進、出水溫差越大，變頻器的輸出頻率越高；進、出水溫差越小，變頻器的輸出頻率越低。
本公司通過市場調查與了解，并經多方實踐應用與論證，現(xiàn)用于冷卻水系統(tǒng)閉環(huán)控制的系列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。
中央空調變頻節(jié)能控制柜，功率45KW
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