由于中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计，而实际上在一年中，满负载下运行最多(duō)只有(yǒu)十多(duō)天，甚至十多(duō)个小(xiǎo)时，几乎绝大部分(fēn)时间负载都在70%以下运行。通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能(néng)随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能(néng)自动调节负载，几乎長(cháng)期在100%负载下运行，造成了能(néng)量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。
随着变频技术的日益成熟，利用(yòng)变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有(yǒu)机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量;采用(yòng)变频调速技术不仅能(néng)使商(shāng)场室温维持在所期望的状态，让人感到舒适满意，可(kě)使整个系统工作状态平缓稳定，更重要的是其节能(néng)效果高达30%以上，能(néng)带来很(hěn)好的经济效益。
中央空调系统构成及工作原理(lǐ)
1、冷冻机组：通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内部热交换”作用(yòng)，使冷冻水降温為(wèi)5~7℃。并通过循环水系统向各个空调点提供外部热交换源。内部热交换产生的热量，通过冷却水系统在冷却塔中向空气中排放。内部热交换系统是中央空调的“制冷源”。
2、冷冻水塔：用(yòng)于為(wèi)冷冻机组提供“冷却水”。
3、“外部热交换”系统：由两个循环水系统组成：
⑴、冷冻水循环系统由冷冻泵及冷冻管道组成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各个房间内进行热交换，带走房间内的热量，使房间内的温度下降。
⑵、冷却水循环系统由冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换，使水温冷却的同时，必将释放大量的热量，该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高，冷却泵将升了温的冷却水压入水塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降了温的冷却水，送回到冷冻机组，如此不断循环，带走冷冻机组成释放的热量。
4、冷却风机
⑴、室内风机：安装于所有(yǒu)需要降温的房间内，用(yòng)于将由冷冻水冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换;
⑵、冷却塔风机用(yòng)于降低冷却塔中的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。
中央空调系统的四个部分(fēn)都可(kě)以实施节電(diàn)改造。但冷冻水机组和冷却水机组的改造改造后节電(diàn)效果最為(wèi)理(lǐ)想，文(wén)章中我们将重点阐述对冷冻机组和冷却机组的变频调速技术改造。
次要说明冷却风机的变频调速技术改造。
中央空调变频系统具體(tǐ)改造方案
现将淅江省嘉兴市某集团公司办公楼的中央空调系统的变频节能(néng)改造方案做一具體(tǐ)介绍。
1.中央空调原系统简介：
1.1该集团中央空调系统改造前的主要设备和控制方式：450冷吨冷气主机2台，型号為(wèi)特灵二极式离心机，两台并联运行;冷冻水泵2台，扬程28米配有(yǒu)功率45KW，冷却水泵有(yǒu)2台，扬程35米，配用(yòng)功率75KW。均采用(yòng)两用(yòng)一备的方式运行。冷却塔2台，风扇電(diàn)机11KW，并联运行。室内风机4台，5.5KW，并联运行。
1.2原系统的运行及存在问题：该集团是一家合资企业，為(wèi)了给员工营造一个良好的工作环境，办公楼大部空间采用(yòng)全封密的，且公司大部分(fēn)空间自然通风效果不好，所以对夏季冷气质量的要求较高。所以除了一些节假日外，其它时间中央空调都是全开的。由于中央空调系统设计时必须按天气最热、负荷最大时设计，且留有(yǒu)10%-20%左右的设计余量。其中冷冻主机可(kě)以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能(néng)随负载变化作出相应的调节。这样，冷冻水、冷却水系统几乎長(cháng)期在大流量、小(xiǎo)温差的状态下运行，造成了能(néng)量的极大浪费。而且冷冻、冷却水泵采用(yòng)的均是Y—△起动方式，電(diàn)机的起动電(diàn)流均為(wèi)其额定電(diàn)流的3—4倍，在如此大的電(diàn)流冲击下，接触器的使用(yòng)寿命大大下降;同时，启动时的机械冲击和停泵时的水锤现象，容易对机械器件、轴承、阀门和管道等造成破坏，从而增加维修工作量、维修费用(yòng)、设备也容易老化。另外由于冷冻泵轴输送的冷量不能(néng)跟随系统实际负荷的变化，其热力工况的平衡只能(néng)由人工调整冷冻主机出水温度，以及大流量小(xiǎo)温差来掩盖。这样，不仅浪费能(néng)量，也恶化了系统的运行环境、运行质量。特别是在环境温度偏低、某些末端设备温控稍有(yǒu)失灵或灵敏度不高时，将会导致大面积空调室温偏冷，感觉不适，严重干扰中央空调系统的运行质量。因為(wèi)空调偏冷的问题经常接到员工的投诉，处理(lǐ)这些投诉造成不少人力资源的浪费。
根据实际情况，我们向该集团负责人提出：利用(yòng)变频器、人机界面、PLC、数模转换模块、温度模块、温度传感器等构成的温差闭环自动调速系统。对冷冻、冷却水泵进行改造，以节约電(diàn)能(néng)、稳定系统、延長(cháng)设备寿命。
2.中央空调系统节能(néng)改造的具體(tǐ)方案
2.1该中央空调节能(néng)系统具體(tǐ)装机清单如表二：
2.2介绍变频节電(diàn)原理(lǐ)：
变频节能(néng)原理(lǐ)：由流體(tǐ)传输设备(水泵、风机)的工作原理(lǐ)可(kě)知：水泵、风机的流量(风量)与其转速成正比;水泵、风机的压力(扬程)与其转速的平方成正比，而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比(即与電(diàn)源频率的三次方成正比)。变频器节能(néng)的效果是十分(fēn)显著的，这种节能(néng)回报是看到见的。特别是调节范围大、启动電(diàn)流大的系统及设备，通过图三可(kě)以直观的看出在流量变化时只要对转速(频率)稍作改变就会使水泵轴功率有(yǒu)更大程度上的改变，就因此特点使得变频调速装置成為(wèi)一种趋势，而且不断深入并应用(yòng)于各行各业的调速领域。
根据上述原理(lǐ)可(kě)知：改变水泵、风机的转速就可(kě)改变水泵、风机的输出功率。
2.3介绍系统電(diàn)路设计和控制方式
根据中央空调系统冷却水系统的一般装机，建议在冷却水系统和冷冻水系统各装两套传动之星SD-YP系列一體(tǐ)化变频调速控制柜，其中冷却变频调速控制柜供两台冷却水泵切换(循环)使用(yòng)，冷冻变频调速控制柜供两台冷冻水泵切换(循环)使用(yòng)。变频节能(néng)调速系统是在保留原工频系统的基础上加装改装的，变频节能(néng)系统的联动控制功能(néng)与原工频系统的联动控制功能(néng)相同，变频节能(néng)系统与原工频系统之间设置了联锁保护，以确保系统工作安全。利用(yòng)变频器、人机界面、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有(yǒu)机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，為(wèi)了达到节能(néng)目的提供了可(kě)靠的技术条件。如图四所示：
1.系统主電(diàn)路的控制设计
根据具體(tǐ)情况，同时考虑到成本控制，原有(yǒu)的電(diàn)器设备尽可(kě)能(néng)的利用(yòng)。冷冻水泵及冷却水泵均采用(yòng)一用(yòng)一备的方式运行，因备用(yòng)泵转换时间与空调主机转换时间一致，均為(wèi)一个月转换一次，切换频率不高，决定将冷冻水泵和冷却水泵電(diàn)机的主备切换控制利用(yòng)原有(yǒu)電(diàn)器设备，通过接触器、启停按钮、转换开关进行電(diàn)气和机械互锁。确保每台水泵只能(néng)由一台变频器拖动，避免两台变频器同时拖动同一台水泵造成交流短路事故;并且每台变频器任何时间只能(néng)拖动一台水泵，以免一台变频器同时拖动两台水泵而过载。
2.系统功能(néng)控制方式
上位机监控系统主要通过人机界面完成对工艺参数的检测、各机组的协调控制以及数据的处理(lǐ)、分(fēn)析等任務(wù)，下位机PLC主要完成数据采集，现场设备的控制及连锁等功能(néng)。具體(tǐ)工作流程：开机：开启冷水及冷却水泵，由PLC控制冷水及冷却水泵的启停，由冷水及冷却水泵的接触器向制冷机发出联锁信号，开启制冷机，由变频器、温度传感器、温度模块组成的温差闭环控制電(diàn)路对水泵进行调速以控制工作流量，同时PLC控制冷却塔根据温度传感器信号自动选择开启台数。当过滤网前后压差超出设定值时，PLC发出过滤堵塞报警信号。送风机转速的快慢是由回风温度与系统设定值相比较后，用(yòng)PID方式控制变频器，从而调节风机的转速，达到调节回风温度的目的。停机：关闭制冷机，冷水及冷却水泵以及冷却塔延时十五分(fēn)钟后自动关闭。保护：由压力传感器控制冷水及冷却水的缺水保护，压力偏低时自动开启补水泵补水。
2.4介绍系统节能(néng)改造原理(lǐ)
1、对冷冻泵进行变频改造控制原理(lǐ)说明如下：PLC控制器通过温度模块及温度传感器将冷冻机的回水温度和出水温度读入控制器内存，并计算出温差值;然后根据冷冻机的回水与出水的温差值来控制变频器的转速，调节出水的流量，控制热交换的速度;温差大，说明室内温度高系统负荷大，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度和流量，加快热交换的速度;反之温差小(xiǎo)，则说明室内温度低，系统负荷小(xiǎo)，可(kě)降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度和流量，减缓热交换的速度以节约電(diàn)能(néng);
2、对冷却泵进行变频改造由于冷冻机组运行时，其冷凝器的热交换量是由冷却水带到冷却塔散热降温，再由冷却泵送到冷凝器进行不断循环的。
