【中國制冷網(wǎng)】空調水系統的能耗在整個(gè)空調系統中占很大部分，因此，研究空調水系統節能具有重要意義。采用變頻控制技術(shù)的變頻空調，可實(shí)現快速、節能和舒適的溫度控制效果。本文s*先分析了空調水系統的組成和工作原理，并探討了冷水變流量的節能控制，z*后使水泵工作在高效率區域的一些關(guān)鍵設計提出了建議。

　　通過(guò)變頻器，根據空氣終端的需要，可根據環(huán)境溫度自動(dòng)選擇加熱、冷卻和除濕運行方式，使居室在短時(shí)間內迅速達到所需要的溫度，并在低轉速、能耗低、狀態(tài)下以較小的溫差波動(dòng)，調節冷媒水泵、冷卻水泵的工作頻率，改變系統中冷媒水量和冷卻水量，以達到節能的目的。變流節能控制模式也被稱(chēng)為中央空調節能控制。本文重點(diǎn)探討了中央空調水循環(huán)系統變頻節能控制的原理分析及相關(guān)設計要點(diǎn)。

　　一、空調水系統的工作原理

　　空調水系統主要設備包括：制冷機組、冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔和風(fēng)機盤(pán)管等空調末端設備?？照{水系統是一個(gè)復雜的系統，各部件之間是相互聯(lián)系、相互影響的。

　　1、風(fēng)機盤(pán)管水系統

　　風(fēng)機盤(pán)管的組成和工作原理，風(fēng)機盤(pán)管主要有風(fēng)機、盤(pán)管以及空氣過(guò)濾器、電動(dòng)機、室溫控制裝置等組成，風(fēng)機常采用前向多翼離心式風(fēng)機或貫流式風(fēng)機，盤(pán)管則為帶肋片的盤(pán)管式換熱器。風(fēng)機盤(pán)管的水系統的主要功能是輸配冷流體，以滿(mǎn)足末端設備或機組的負荷要求。其配置則應具備足夠的輸送能力，經(jīng)濟合理的選定水泵、管材和管徑，具有良好的水力工況穩定性，應便于空調系統負荷變化時(shí)的運行調節，實(shí)現空調系統節能運行要求、并便于管理、檢修和養護。

　　2、冷水機組工作原理

　　當天然的冷源不能滿(mǎn)足空調需要時(shí)，便采用人工制冷的方式。主要有以下幾種：

　　1）蒸汽壓縮式制冷

　　蒸汽壓縮式制冷系統的組成及工作過(guò)程：蒸汽壓縮式制冷系統主要有制冷壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器四個(gè)主要設備組成，并用管道相連接，構成一個(gè)封閉的循環(huán)系統。

　　2）吸收式制冷

　　吸收式制冷與蒸汽式制冷一樣，都是利用液體在汽化時(shí)需吸收熱量這一物理特性來(lái)實(shí)現制冷的，不同的是蒸汽壓縮式制冷是以消耗機械能為補償，而吸收式制冷則是以消耗熱能為補償的，使熱量從低溫熱原轉移到高溫熱源。

　　3、冷卻塔

　　制冷劑在冷凝器中進(jìn)行冷卻凝結過(guò)程中放出的熱量，一般通過(guò)空氣和水帶走。以空氣為冷卻介質(zhì)的冷凝器，多用于小型制冷系統及缺水地區。大中型制冷系統的冷凝器多以水為冷卻介質(zhì)。制冷裝置的冷卻回水，由冷卻塔的上部噴向塔內的填充層上，以增大水與空氣的接觸面積及接觸時(shí)間，被冷卻后的水從填充層流至下部集水池，通過(guò)循環(huán)水泵再送回制冷裝置循環(huán)使用。冷卻塔頂部裝有通風(fēng)機，使空氣以一定的流速由下而上通過(guò)填料層，以加強水的蒸發(fā)冷卻效果。

　二、 冷水變流量的節能控制

　　1、變流量系統的主要控制措施

　　冷水流量發(fā)生變化后，水系統為了在新的流量下能達到穩定平衡，需對管路系統和水泵進(jìn)行調節，即調節閥門(mén)的開(kāi)度和水泵的轉速，不同的控制策略將產(chǎn)生不同的控制效果，進(jìn)而水泵的能耗情況也不相同，下面分別進(jìn)行比較。冷水系統變流量運行的控制模式主要有溫差控制法和壓差控制法。

　　1）溫差控制法

　　溫度傳感器測得供回水干管上的溫差，與設定值比較，溫差大則加大冷水泵的水流量，溫差小則減小水流量。當負荷下降時(shí)，流量將隨之減少，通過(guò)溫差控制器、變頻器，降低水泵轉速減少流量。隨著(zhù)系統總水量減少，使用功能相似的空調房間其末端裝置的水流量按比例減少，適應負荷的變化，適用于系統較小，房間功能比較簡(jiǎn)單，整體一致的能耗變化規律的情況，如在我國目前空調系統中運用得非常多的風(fēng)機盤(pán)管系統。風(fēng)機盤(pán)管系統的水路基本不控制，或采用三通閥、電磁閥控制，部分負荷時(shí)系統壓差幾乎不變，這給壓差信號的采集造成困難，因而風(fēng)機盤(pán)管系統采用壓差控制準確性較差，系統采用z*多的是溫差控制。

　　2）壓差控制法

　　壓差控制是利用測定點(diǎn)壓差值的變化來(lái)控制水泵的供水量，壓力的傳遞速度較高，因而壓差控制反應較快，目前在冷水系統中采用的主要有干管定壓差。干管定壓差控制只是將溫度傳感器換成了壓力傳感器，末端負荷減小而關(guān)小冷凍水的流量使得供回水干管上的壓差增大，控制器將控制水泵減少水流量，保持供回水干管的壓差不變，這樣，對于負荷沒(méi)有變化的其它末端來(lái)說(shuō)，由于干管的供回水壓差不變，各支管的供回水壓差也是基本保持不變的（由于流量減小，干管上的阻力損失減小，支管上的壓差略有增大），保證了各個(gè)末端有足夠的水流量。

　　2、變流量系統的原理

　　空調冷水系統的z*重要的目的是為空調系統的各末端裝置提供能量的交換，如何在滿(mǎn)足這個(gè)要求下盡量節能，在冷水系統的發(fā)展中在不斷完善。在冷水系統的發(fā)展和完善的過(guò)程中總是不斷遇到新的問(wèn)題，如冷水溫差過(guò)小、水系統阻力損失過(guò)大、管網(wǎng)水力不平衡等，如果保持供回水的溫差不變，則冷凍水流量的需求下降，可通過(guò)減少冷凍水的輸送量來(lái)降低水泵的能耗，這就是變流量技術(shù)。

　　三、方案設計

　　就目前的一般的改造設計而言，一般采用以溫度控制為主，在中央空調系統改造的過(guò)程中，保持了原有的中央空調系統，增加了熱泵機組、板式熱交換器、儲熱罐和熱水罐、增加了循環(huán)泵和調節閥等設備，還開(kāi)發(fā)了一種具有通用功能的變頻調速智能控制節能工作站。

　　1）對冷凍水泵的控制

　　冷凍水泵電動(dòng)機應采用軟啟動(dòng)。冷凍水泵電動(dòng)機啟動(dòng)頻率系統設定為45Hz。為保護空調系統的安全運行，冷溫水系統z*低運行頻率設定值為30Hz。

　　在溫差調節器上設定上限報警輸出信號，當末端負荷突變，溫差達到5℃時(shí)，將頻率直接切換到45Hz。使水泵輸出加大到z*大流量，以提高負載的跟蹤速度。冷凍水泵啟動(dòng)后，按智能控制器輸出的控制參數值，調節冷凍水泵變頻器的運行頻率，控制冷凍水泵的轉速，動(dòng)態(tài)調節冷凍水的流量，使冷凍水的供回水溫度逼近智能控制器給定的z*優(yōu)值。夏天：冷凍水額定供水溫度為7℃，額定回水溫度為12℃，溫差△T=5℃；冬天：冷溫水供水溫度為50℃，回水溫度為45℃，溫差△T=5℃。

　　2）對冷卻水泵的控制

　　冷卻水泵啟動(dòng)后，按智能控制器輸出的控制參數值調節冷卻水泵變頻器的運行頻率，控制冷卻水泵的轉速，動(dòng)態(tài)調節冷卻水的流量，使冷卻水的進(jìn)、出水溫度逼近智能控制器給定的z*優(yōu)值。

　　3）對冷卻塔風(fēng)機的控制

　　當風(fēng)機啟動(dòng)后，在冷卻塔風(fēng)機頻率設定高限值45Hz 保持運行30min后，系統根據空調主機冷卻水進(jìn)出水溫度傳感器的輸入值變頻調節風(fēng)機轉速，使冷卻水進(jìn)水溫度逼近設定值，從而保證中央空調主機隨時(shí)處于z*佳運行狀態(tài)。以實(shí)現冷卻塔風(fēng)機和空調主機在z*佳工況下的節能運行。