一、 概述
在中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍水泵和冷卻水泵的容量是根據(jù)建筑物最大設(shè)計熱負(fù)荷選定的，且留有一定的設(shè)計余量。在沒有使用調(diào)速的系統(tǒng)中，水泵一年四季在工頻狀態(tài)下全速運行，只好采用節(jié)流或回流的方式來調(diào)節(jié)流量，產(chǎn)生大量的節(jié)流或回流損失，且對水泵電機而言，由于它是在工頻下全速運行，因此造成了能量的大大浪費。由于四季的變化，陰晴雨雪及白天與黑夜時，外界溫度不同，使得中央空調(diào)的熱負(fù)荷在絕大部分時間里遠(yuǎn)比設(shè)計負(fù)荷低。也就是說，中央空調(diào)實際大部分時間運行在低負(fù)荷狀態(tài)下。據(jù)統(tǒng)計，67%的工程設(shè)計熱負(fù)荷值為94-165W/m2，而實際上83%的工程熱負(fù)荷只有58-93 W/m2，滿負(fù)荷運行時間每年不超過10-20小時。實踐證明，在中央空調(diào)的循環(huán)系統(tǒng)(冷卻泵和冷凍泵)中接入變頻系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量和壓力的變化用來取代閥門控制流量，能取得明顯的節(jié)能效果。
二、 節(jié)能原理
由流體傳輸設(shè)備水泵、風(fēng)機的工作原理可知：水泵、風(fēng)機的流量（風(fēng)量）與其轉(zhuǎn)速成正比；水泵、風(fēng)機的壓力（揚程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，而水泵、風(fēng)機的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵、風(fēng)機的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）根據(jù)上述原理可知：降低水泵、風(fēng)機的轉(zhuǎn)速就，水泵、風(fēng)機的功率可以下降得更多。
例如: 將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=(45/50)3=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=(40/50)3=0.512，即P40=0.512P50（P為電機軸功率）。
由以上內(nèi)容可以看出，用變頻器進行流量（風(fēng)量）控制時，可節(jié)約大量電能。中央空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計時是按現(xiàn)場最大冷量需求量來考慮的，其冷卻泵，冷凍泵按單臺設(shè)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(tài)下。而用閥門、自動閥調(diào)節(jié)不僅增大了系統(tǒng)節(jié)流損失，而且由于對空調(diào)的調(diào)節(jié)是階段性的，造成整個空調(diào)系統(tǒng)工作在波動狀態(tài)；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(xiàn)自動控制，并可通過變頻節(jié)能收回投資。同時變頻器的軟啟動功能及平滑調(diào)速的特點可實現(xiàn)對系統(tǒng)的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，并延長機組及網(wǎng)管的使用壽命。因此，隨熱負(fù)荷而改變水量的變流量空調(diào)水系統(tǒng)顯示了巨大的優(yōu)越性，因而得到越來越廣泛的應(yīng)用，采用SPWM變頻器調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，可以方便地調(diào)節(jié)水的流量，根據(jù)負(fù)荷變化的反饋信號經(jīng)PID調(diào)節(jié)與變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使泵的轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷變化，這樣就可以實現(xiàn)節(jié)能，其節(jié)能率通常都在20%以上。改造的節(jié)電率與用戶的使用情況密切相關(guān)，一般情況下，春、秋兩季運行節(jié)電率較高，可達40%以上，夏季由于用戶本身需要的電能就大，可節(jié)省的空間有限，一般在20%左右。
三、節(jié)能方案實例
1、中央空調(diào)系統(tǒng)六套機組，每套機組有1臺90KW冷卻泵，1臺75KW冷凍泵。我們可對冷卻系統(tǒng)和冷凍系統(tǒng)進行節(jié)能改造。中央空調(diào)實際運行時，冷卻系統(tǒng)和冷凍系統(tǒng)的進、出水溫差（△T）約為2oC，根據(jù)：冷凍水、冷卻水帶走的熱量（r）_= 流量(Q)×溫差（△T）我們可以適當(dāng)提高溫差（△T），降低流量(Q)，也即降低轉(zhuǎn)速，即可達到節(jié)能的目的。中央空調(diào)系統(tǒng)變頻改造的原理示意圖如下：
2、冷凍水系統(tǒng)對于冷凍水系統(tǒng)，由于低溫冷凍水溫度取決于蒸發(fā)器的運行參數(shù)（冷凍水出水溫度為12℃），只需控制高溫冷凍水（回水）的溫度，即可控制溫差，現(xiàn)采用溫度傳感器、PID調(diào)節(jié)器和變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，冷凍水回水溫度控制在T1（例如17℃），使冷凍水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于熱負(fù)載的變化而變化。
3、冷卻水系統(tǒng)對于冷卻水系統(tǒng)，取冷凝器兩側(cè)冷卻水的溫度作為控制參數(shù)，采用溫度傳感器、PID溫差調(diào)節(jié)器和變頻器及冷卻水泵組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，冷卻水溫差控制在△T2（例如：5℃），使冷卻水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于熱負(fù)載的變化而變化，而冷卻水的溫差保持在設(shè)定值不變，使系統(tǒng)在滿足主機工況不變條件下，冷卻水泵系統(tǒng)節(jié)能最大。
4、控制方式本方案在保留原工頻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝，與原工頻系統(tǒng)之間僅設(shè)置連鎖以確保系統(tǒng)工作安全。
四、節(jié)能改造費用
系統(tǒng)綜合報價目前的中央空調(diào)系統(tǒng)變頻改造工程費用如下：（含控制柜體，工/變頻轉(zhuǎn)換電路，溫度傳感器，PID等及安裝調(diào)試費用，變頻器價）
采用RIBO變頻器相應(yīng)型號以及報價：
RB600-3075P變頻節(jié)能控制柜：39800元
RB600-3093P變頻節(jié)能控制柜：45000元
合計總價：84800元
五，成本回收預(yù)算：按2臺機組運轉(zhuǎn)功率為165KW，日工作24小時，電機效率為0.7，節(jié)能率為25%，電價為0.6元/度計算：
改造前：165Kwh*24*0.7=2772Kwh
改造后按最低節(jié)能20%計算每日節(jié)約電費為：2772KWH*20%*0.6=332.6元
月節(jié)約電費：332.6*30=9979元
預(yù)算收回節(jié)能改造成本時間：8.5個月
六，中央空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)變頻改造后的性能
（1）采用變頻器閉環(huán)控制，可按需要進行軟件組態(tài)并設(shè)定溫度進行PID調(diào)節(jié)，使電機輸出功率隨熱負(fù)載的變化而變化，在滿足使用要求的前提下達到最大限度的節(jié)能。
（2）由于降速運行和軟啟運，減少了振動、噪音和磨損，延長了設(shè)備維修周期和使用壽命，提高了設(shè)備的MTBF（平均故障維修時間）值，并減少了對電網(wǎng)沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性。
（3）系統(tǒng)具有各種保護措施，使系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率和安全可靠性大大提高。
（4）變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)與原工頻控制系統(tǒng)互為互鎖，不影響原系統(tǒng)的運行，且在變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)檢修或故障時，原工頻控制系統(tǒng)照樣可以正常運行。
