中央空調系統群控改造的節能技術應用

婁元杰

（許昌煙草機械有限責任公司，河南 許昌 461000）

1 中央空調使用的現狀

中央空調是現代工廠不可缺少的設施，由于中央空調功率大，耗能大，支付中央空調所用電費是用戶一項巨大的開支。對中央空調加節能裝置是降成本增效益的一條捷徑。

中央空調系統所有設備的選擇都是按最不利工況來選型，有相當的余量。因而在相當一部分時間內，空調系統只是部分負荷運行(例如:每年過渡季節,每天早晚,,一般天氣情況等)。而目前情況是冷水機組部分可以根據實際負荷進行自動調節，但是冷卻水泵、冷凍水泵卻是全功率運行。這是相當不合理的。從節能角度來看，冷凍、冷卻水量也應作合理的調整。因此改善水泵運行工況，提高空調水系統運行效率，具有非常重要的意義，而且具有比較好的投資回報收益。

傳統的水流量是在末端設置電動兩通閥或電動三通閥來調節。此方法雖然降低了系統的流量，但是卻大大增加了系統的壓力，也就是說增加了系統的管路阻力，致使泵提供的能量大部分被閥門消耗，并且水泵效率降低，因而其節能效果相當有限。根據交流電機的特性，要實現連續平滑的速度調節，最佳的方法就是采用變頻器調速，變頻器是將標準的交流電轉成頻率、電壓可變的交流電，供給電機并能對電機轉速成進行調節的裝置。采用變頻器進行風機、水泵的節能改造，不僅避免了由于采用擋板或閥門造成的電能浪費，而且還會極大提高控制和調節的精度。

2 中央空調變頻改造的可行性分析

通過變頻調節改變水泵的轉速可達到節能目的，如下圖，改變轉速即改變了泵的運行特性曲線，而沒有改變管路阻力特性。因為當冷量減少時，水量作等比減少。當流量減少時，功率P 以立方關系遞減。由此節能效果明顯。若流量為80%時，則耗功僅為原來的51%，節約49%。而用調節閥時，僅節約5%左右的能量。也就是說，當流量變化很少的時候，能耗的降低十分可觀的。

3 中央空調變頻改造的應用

我公司通過Metasys 系統實現對三臺每個266kw 空調主機和四臺加裝變頻變頻器的功率為45kw 水泵的群控，實現通過以太網連接從中央控制站上直接從冷水機組采集空調系統實際負荷數據，根據實際負荷和室外溫度傳感器及冷凍水、冷卻水溫度等綜合計算出變頻器所需要的信號來調整變頻頻率，進一步調整水泵轉速。群控系統還能夠實時顯示機組的運行狀態、參數、報警信息和控制信息，顯示的信息包括：冷凍水進出水溫度、冷卻水進出水溫度、蒸發溫度、冷凝溫度、油溫、油壓、壓縮機電機狀態等。并能實現遠程控制主機、水泵等設備開啟或停機。

Metasys 系統是由中央操作站網絡控制器、直接數字控制器（DDC）等組成，通過Ethernet網（N1網）將中央操作站及網絡控制器各節點連接起來，Ethernet/IP 使用標準的網絡硬件在網絡控制器與用戶操作站之間完善地傳遞信息。同時數字控制器（DDC），將通過現場總線（N2網）連接到網絡控制器上，與其它網絡控制器上的直接數字控制器及中央操作站保持聯系。現場監控設備上的傳感器及執行器等連接至以上各直接數字控制器內。從而實現分散控制、集中管理。

該改造系統有以下顯著特點：（1）根據系統負荷情況自動調節系統水量，負荷降低時，降低系統流量，節約系統能耗。（2）通過Metasys 系統，直接從冷水機組的內置傳感器中采集相關的數據，確保了數據的準確，提高了控制的精度，避免了由于傳感器的測量誤差而導致的機組異常保護，使機組的可靠性達到最高。（3）實現水溫自動重設功能，即通過主機微電腦控制中心內增加的網關和連接到室外的溫濕度傳感器和相應的軟件系統，在室外環境溫度降低時，自動提高主機的停機溫度，降低主機能耗。（4）在中央控制站的電腦上直接觀察水泵的轉速、水泵電機的電流等參數。（5）在中央控制站的電腦上能實現遠程啟動主機、水泵的運行和切換控制，平衡的運行時間，延長主機、水泵的壽命。（6）自動識別水泵是否無水空轉，對水泵提供保護。

4 改造后的節能分析

假定開機月份：制冷期4 個月，采暖期3.5 個月運行時間：夏季10小時/天 冬季10小時/天 5 天/周根據運行記錄，我們統計了夏季和冬季的耗電情況，結果如下圖。

冬季節能量計算：

這樣，夏冬季累計節能量為96648 kWh。這部分節電量約占整個空調系統能耗的15%。通過主機群控－組合、優化負荷控制實現冷機部分節能5%，每年總的累計節能量約：140000kwh。

5 結束語

中央空調變頻調節系統調節水泵節能效果明顯，投資回收快，而且管理方便，是適宜發展和推廣的有效節能措施。同時，采用變頻系統后，提高電機的效率，改善其運行條件，延長使用壽命；降低電機和冷卻塔的噪聲。理論和實例證明，中央空調水泵變頻調節系統是一項效果顯著，安全可靠的節能技術，將給用戶帶來較大的經濟效益。