一、普通中央空調工作系統

　　1、工作簡圖

　　2、工作簡述

　　⑴、中央空調啟動后，冷凍單元工作，蒸發器吸收冷凍水中的熱量，使之溫度降低；同時，冷凝器釋放熱量使冷卻水溫度升高。

　　⑵、降了溫的冷凍水通過冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在各個房間由室內風機加速進行熱交換，帶走房間內的熱量使房間內的溫度降低后，又流回冷凍水端。

　　⑶、而升了溫的冷卻水通過冷卻泵壓入冷卻塔，由冷卻塔風機加速將冷卻水中的熱量散發到大氣中，使水溫降低后，流回冷卻水端。

　　⑷、冷凍機組工作一段時間后，達到設定溫度，由溫度傳感器檢測出來，并通過中間繼電器及接觸器控制冷凍機停止工作，溫度回升到一定值后又控制其運行。

圖1

二、普通中央空調存在的問題

1、冷凍水，冷卻水循環泵不能根據實際需求來調整循環量，電機工作效率低下，造成大量電力浪費，并加速機組磨損；

2、其控制接觸器等電器動作頻繁，導致使用壽命短，維修量大；而對于大容量系統，傳統的控制線路復雜，可靠性差，需專人負責；

3、整個系統運行噪音大、控制性能差、耗電量大、使用壽命短;在維護管理，檢修調整方面工作量大，維護費用高。

三、節能原理概述

由流體傳輸設備水泵、風機的工作原理可知：水泵、風機的流量（風量）與其轉速成正比；水泵、風機的壓力（揚程）與其轉速的平方成正比，而水泵、風機的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵、風機的軸功率與其轉速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）根據上述原理可知：改變水泵、風機的轉速就可改變水泵、風機的功率。例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=453/503=0.729，即P45=0.729P50（P為電機軸功率）；將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50（P為電機軸功率）。

由以上內容可以看出，用變頻器進行流量（風量）控制時，可節約大量電能。中央空調系統在設計時是按現場最大冷量需求量來考慮的，其冷卻泵，冷凍泵按單臺設備的最大工況來考慮的，在實際使用中有90%多的時間，冷卻泵、冷凍泵都工作在非滿載狀態下。而用閥門、自動閥調節不僅增大了系統節流損失，而且由于對空調的調節是階段性的，造成整個空調系統工作在波動狀態；而通過在冷卻泵、冷凍泵上加裝變頻器則可一勞永逸地解決該問題，還可實現自動控制，并可通過變頻節能收回投資。同時變頻器的軟啟動功能及平滑調速的特點可實現對系統的平穩調節，使系統工作狀態穩定，并延長機組及網管的使用壽命。

四普通中央空調改造方案

根據該中央空調系統的配置情況可對冷卻水系統，冷凍水系統及冷卻塔風機系統進行變頻改造。采用變頻器配合可編程控制器組成控制單元，其中冷卻水泵，冷凍水泵均采用溫度自動閉環調節即用溫度傳感器對冷卻水、冷凍水的水溫進行采樣，并轉換成電信號（一般為4—20mA，0—10V等）后送至PLC,PLC將該信號與設定值進行比較運算后決定變頻器輸出頻率，以達到改變冷凍水泵、冷卻水泵轉速從而達到節能目的。冷卻塔風機變頻驅動：可編程控制器根據回水溫度信號控制變頻器驅動風機，使風機工作在最經濟狀態而節約大量電能。

注：可對其中一部分進行變頻節能改造，也可對全部進行變頻節能改造，改造部分越多，節能效果越佳。

圖3

在冷卻水，冷凍水循環系統，各裝設一套變頻器，其中冷卻變頻器供2臺冷卻水泵切換使用；冷凍變頻器供2臺冷凍水泵切換使用。（如圖4）

其中冷卻水循環系統，回水與出水溫度之差，反應了需要進行交換的熱量；根據回水和出水溫度之差，通過控制循環水的速度來控制熱交換的速度，在滿足系統冷卻需要的前提下，達到節電的目的。溫差大說明冷凍機組產生的熱量大，應提高冷卻泵的轉速，增大循環速度，加速冷卻水的降溫；溫差小，說明冷凍機組產生的熱量小，可降低冷卻泵的循環速度，以節約電能。采用變頻調速器驅動，兩臺冷卻泵互為備用，可編程控制器（PLC）根據傳感器檢測到的溫差信號，同設定溫差比較后控制變頻器驅動電機運轉。（PLC）先控制變頻器軟啟動電動機M1，當M1到達額定轉速時，仍未達到設定溫差值時，（PLC）控制M1切換到工頻電網運行，然后再啟動M2，經控制變頻器調節電機M2運轉，從而控制冷卻水的循環速度；當電機M2工作在下限轉速值時，如果檢測值大于設定值，（PLC）控制電機M1停機，同時控制變頻器調節電機M2轉速從而達到設定要求。

在冷凍循環系統中，由于出水溫度比較穩定，因此僅回水溫度就足以反應了房間的溫度，所以PLC可根據回水溫度進行控制。回水溫度高，說明房間溫度高，應提高冷凍泵轉速，加快冷凍水的循環；反之回水溫度低說明房間溫度低，可降低冷凍泵的轉速，減緩冷凍水的循環速度，以節約能源（其控制過程同冷卻泵循環系統類似）

工頻/變頻切換簡圖

圖4

本方案在保留原工頻系統的基礎上加裝，與原工頻系統之間僅設置連鎖以確保系統工作安全。

五、普通中央空調改造后的性能

（1）、供水壓力的保障

冷卻（冷凍）水循環系統的變頻節能在實際使用中要考慮水泵的轉速與揚程的平方成正比的關系及水泵的轉速與管損平方成正比的關系；在水泵的揚程隨轉速的降低而降低的同時管道損失也在降低，因此，系統對水泵揚程的實際需求一樣要降低；而通過設定變頻器下限頻率的方法又可保證系統對水泵揚程的最低需求；

（2）、控制性能的提高

系統設備運行穩定，抗干擾能力強，軟啟動，高效節能，保護功能完善，可邏輯控制，操作簡單安裝方便，可實現工頻、變頻雙回路控制，可自動切換，安全運行有保證，低噪音，環保效果顯著等；

（3）、節電效果顯著

改造后的系統一般節電率在30%左右。

六中央空調系統節電改造主要配置

變頻器水溫傳感器

控制系統三菱可編程控制器；A/D、D/A擴展功能模塊

主斷路器交流接觸器

熱過載繼電器電氣柜

指示燈/轉換開關/按鈕交流電壓表、交流電流表、互感器

數碼LED顯示器高穩定度開關電源

控制電源濾波器