中央空调节能改造
第一章 前 言
1.1 概述
变频调速技术作为一种成熟的节能手段已在国民经济的各个领域得到了广泛的应用，利用变频调速技术空调通风系统进行节能改造、可以大幅度降低电力消耗，减少庞大的电费支出。我公司采用全球500强企业美国艾默生公司生产的变频调速器对空调风机、冷冻水泵冷却水泵的节电率在30－60％，可大大地降低了企业的运营成本。
2.1中央空调目前存在的问题
中央空调系统含冷冻泵。根据季节变化人为决定水泵的运行台数，启动方式大多为星--三角降压启动。工作时泵一直工频运转，不会因室温变化而降速，能源浪费严重。水泵直接起动对设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护工作量大。
制冷风机一旦工作不会因室温变化而降速，能源浪费严重。
2.2中央空调系统节能分析
中央空调是大型商场、宾馆、超市、写字楼、工厂等许多用电场所里耗电最大的单元，在总电费支出中，仅中央空调就占去了60％左右，因此中央空调节电就显得尤其重要。但节电不是再生能源，而是提高用电效率，节电一定要有一个节电的空间存在。中央空调在设计和设备选型时通常是按照当地历史上气温最高的天气来设计，且留有15～20％的余量，也就是说即使是在天气最热的季节，空调也是有余量的（个别特殊情况例外），这部分余量为设计余量。 除此之外，一年当中需要开空调的几个月当中，温差也很大，如5月份开空调与8月份开空调相比，5月份就有更大的余量，如图1所示：
蓝色部分为设计余量，红色部分为季节变化产生的余量，这部分余量就是节电空间。 单独就一天而言，气温也有高低，中午和晚上所需制冷量也是不一样的，如图2所示：
红色部分为时差温度变化产生的余量，也是一个可以节电的空间。任何一个系统如果没有节电的空间，再谈节电就没有意义，而中央空调正好存在以上分析的节电空间，所以说中央空调节电有很大的空间是完全可能的。 据权威部门调查分析，全国90％以上的中央空调基本是运行在70％的负荷以下，考虑季节气温变化和时差变化因素节电空间就更大。
大部分中央空调的主机有自动加载和卸载的功能，且主机有螺杆式、活塞式、离心式等多种机型，不全是平方转矩负载，对其进行节电改造投资大，投资回收期长，一般不改动空调的主机。 因此，中央空调的改造主要把目光集中在了循环系统上。如果对循环系统进行节电改造，使主机也能间接节电，将是一个很好的节能方案。事实证明，通过对冷冻泵与冷却泵的合理化控制，不但循环系统本身可节能30～60％，而且可以促进主机间接节能5～10％。中央空调系统中的循环系统、冷却泵与冷冻泵除个别小型机型外，大部分为多泵，随着天气变化而启动不同数量的泵，即：气温高时多开泵，气温低时少开泵，表面上看已经采取了节能手段，但是有些情况是没有办法解决的，例如开一台泵不够开两台泵浪费的问题，
开0.7台泵就能满足的情况, 但只能开一台泵而造成浪费。中央空调节能系统就是以冷冻水与冷却水的进出水温度为控制依据，对冷冻泵、冷却泵及送风系统的风机进行变频控制，使中央空调系统始终运行在最佳的状态，从而达到节电的目的。
我们知道，离心式水泵及风机流量压力与轴功率之间存在以下关系：
流量与转速的一次方成正比。
压力（扬程）与转速的二次方成正比。
轴功率与转速的三次方成正比。
当降低水泵风机的转速时，流量也同比例下降，但功率却以转速的立方迅速下降，它们之间的关系如下表所示：
频率Hz
50
45
40
35
30
25
20
15
转速％
100
90
80
70
60
50
40
30
压力％
100
81
64
49
36
25
16
9
扬程％
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
节电率％
0
27.1
48.8
65.7
78.4
87.5
93.6
97.3
举
例
扬程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
根据以上规律，可以得出对于风机、水泵进行节电改造，可以使系统在经济合理的状态下运行达到节能的目的。
冷冻水冷却水系统是按最大冷负荷进行设计的，但实际宾馆的冷负荷不仅在不同的季节是变化很大的，而且在同一季节不同的天气（晴天和阴雨天）也是变化的，而且在同一天的早中晚各个不同的时刻也都是在变化之中，未采用变频以前只能通过阀门来进行调节，尽管能减少部分负荷但仍造成了很大的电能浪费，采用变频后可以根据冷负荷的变化来调整电机转速和流量，电机的转速发生变化后，所消耗的电能大大减少。
