1.中央空調(diào)工作原理

中央空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷機(jī)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)和散熱水塔組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如:(圖1所示)

制冷機(jī)通過(guò)壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中與冷凍水進(jìn)行熱交換，將冷凍水制冷，冷凍水泵將冷凍水送到各風(fēng)機(jī)風(fēng)中的冷卻盤(pán)管中，由風(fēng)機(jī)吹送冷風(fēng)達(dá)到降溫的目的。經(jīng)蒸發(fā)后制冷劑在冷凝器中釋放出熱量，與冷卻循環(huán)水進(jìn)行熱交換，由冷卻水泵將帶來(lái)熱量的冷卻水泵到散熱水塔上由水塔風(fēng)扇對(duì)其進(jìn)行噴淋冷卻，與大氣之間進(jìn)行熱交換，將熱量散發(fā)到大氣中去。



2.中央空調(diào)應(yīng)用背景

中央空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)龐大的設(shè)備群體，大量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，空調(diào)系統(tǒng)所消耗的電能，約占樓宇電耗的40～60%。就任何建筑物來(lái)說(shuō)，選用空調(diào)系統(tǒng)都是按當(dāng)?shù)刈顭崽鞖鈺r(shí)所需的最大制冷量來(lái)選取擇機(jī)型的，且留有 10%～15%的余量，各配套系統(tǒng)按最大負(fù)載量配置，這種選擇不是最合理的。在組成空調(diào)系統(tǒng)的各種設(shè)備中，水泵所消耗的電能約占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的四分之一左右。早期空調(diào)的水泵普遍采用定流量工作，能源浪費(fèi)非常嚴(yán)重。而實(shí)際運(yùn)行時(shí)，中央空調(diào)的冷負(fù)荷總是在不斷變化的，冷負(fù)荷變化時(shí)所需的冷媒水、冷卻水的流量也不同，冷負(fù)荷大時(shí)所需的冷媒水、冷卻水的流量也大，反之亦然。

我們根據(jù)中央空調(diào)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)分析，中央空調(diào)機(jī)組90%的運(yùn)行時(shí)間處于非滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。而冷凍水泵、冷卻水泵以及風(fēng)機(jī)在此90%的時(shí)間內(nèi)仍處于100%的滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。這樣就導(dǎo)致了“大流量小溫差”的現(xiàn)象，使大量的電能白白浪費(fèi)。


3. 中央空調(diào)節(jié)能原理

我們知道中央空調(diào)的水循環(huán)系統(tǒng)主要由冷卻水泵和冷凍水泵組成。從水泵的工作原理可知：水泵流量與水泵（電機(jī)）轉(zhuǎn)速的一次方成正比，水泵揚(yáng)程與水泵（電機(jī)）轉(zhuǎn)速的兩次方成正比，水泵軸功率與水泵轉(zhuǎn)速的三次方成正比（既水泵的軸功率與供電頻率的三次方成正比）。根據(jù)上述原理可知只要改變水泵的轉(zhuǎn)速就可改變水泵的功率。例如：將供電頻率由50Hz降為45Hz，功率只有原來(lái)的72.9%。當(dāng)系統(tǒng)頻率在40Hz的時(shí)候，功率只有原來(lái)的51.2%。

科姆龍公司用于中央空調(diào)專(zhuān)用型變頻器，通過(guò)溫度專(zhuān)用接口，直接用來(lái)對(duì)冷媒水、冷卻水的進(jìn)出口水溫進(jìn)行檢測(cè)（見(jiàn)圖3）并根據(jù)實(shí)際的溫差值控制變頻器調(diào)整冷凍泵、冷卻泵的工作狀態(tài)（主要是轉(zhuǎn)速），使系統(tǒng)冷媒流量跟隨負(fù)荷的變化而同步變化，從而在確保中央空調(diào)系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足人體對(duì)舒適度的要求的前提下，保證空調(diào)系統(tǒng)的能效率總是處在最優(yōu)化的節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)，以此大幅度的降低系統(tǒng)能源消耗。


綜上所述，若能采用變頻調(diào)速技術(shù)，當(dāng)中央空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水泵和冷凍水泵的溫差小時(shí)，就可降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而較大幅度減小電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率，便可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

4.中央空調(diào)節(jié)能改造的優(yōu)點(diǎn)

1)實(shí)現(xiàn)了低頻低壓的軟啟動(dòng)，軟停車(chē)，使運(yùn)行更加平衡；
2)啟動(dòng)及加速過(guò)程沖擊電流小，加速過(guò)程中最大啟動(dòng)電流不超過(guò)1.5倍額定電流，大大減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊；
3)節(jié)能效果顯著，據(jù)實(shí)測(cè)，在低速段節(jié)能明顯，一般可達(dá)30%左右，降低運(yùn)行成本；
4)延長(zhǎng)水泵的使用壽命；
5)由于變頻器屬于高科技產(chǎn)品，因此保護(hù)功能強(qiáng)大，而且靈敏，對(duì)出現(xiàn)各種故障及時(shí)的保護(hù)，受更大的損失。
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