中央空調(diào)系統(tǒng)變頻節(jié)能改造控制技術(shù)的與實(shí)現(xiàn)

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，中央空調(diào)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑領(lǐng) 域，在賓館、酒店、寫字樓、商場、住院部大樓、工業(yè)廠房的中央空調(diào)系統(tǒng)，其制冷壓縮機(jī)組、冷媒 循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、盤管風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等的容量大多是按照建筑物最大制冷 溴冷機(jī)、制熱負(fù)荷或新風(fēng)交換量需求選定的，且留有充足余量。在沒有使用具備負(fù)載隨動調(diào)節(jié)特性的 控制系統(tǒng)中，無論季節(jié)、晝夜和用戶負(fù)荷的怎樣變化，各電機(jī)都長期固定在工頻狀態(tài)下全速運(yùn)行，盡 管有的系統(tǒng)采用了閘閥檔板節(jié)流方式，但其能量的浪費(fèi)仍是顯而易見的。 近年來由于電價的不斷上漲，造成中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用急劇上升，致使它在整個大廈營運(yùn)電費(fèi)成本

2、中占據(jù)越來越大的比例，因此,電能費(fèi)用的控制顯然已經(jīng)成為經(jīng)營管理者所關(guān)注的問題所在。據(jù)統(tǒng)計，中央空調(diào)的用電量占各類大廈總用電量的60%以上，其中，中央空調(diào)溴冷機(jī)水泵的耗電量約占總空調(diào)系統(tǒng)耗電量的2040%，故節(jié)約低負(fù)荷時主壓縮機(jī)系統(tǒng)和水泵、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的電能消耗，具有極其重要的經(jīng)濟(jì)意義。所以，隨著負(fù)荷 變化而自動調(diào)節(jié)變化的變流量變頻中央空調(diào)水泵、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和自適應(yīng)智能負(fù)荷調(diào)節(jié)的主壓縮機(jī)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸顯示其巨大的性能優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)性，得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。采用變頻調(diào)速技術(shù)不 僅能提高系統(tǒng)自動化控制水平，使中央空調(diào)系統(tǒng)達(dá)到更加理想的工作狀態(tài)，而且，更重要的是能給用 戶帶來良好的投資回報。作者曾先后成

3、功地完成了聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織全額投資的上海新亞制藥廠中 央空調(diào)機(jī)組冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、上海東方航空賓館中央空調(diào)系統(tǒng)冷媒循環(huán)水和冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、上海市中醫(yī)院住院部大樓中央空調(diào)系統(tǒng)冷卻循環(huán)水和冷媒循環(huán)水系統(tǒng)等多項(xiàng)中央空調(diào)系統(tǒng)變頻節(jié)能改造項(xiàng) 目，并曾為眾多用戶進(jìn)行中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造做前期工況調(diào)研、可行性方案論證及系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計。 在業(yè)已實(shí)施的項(xiàng)目中，各項(xiàng)目的節(jié)電率均高達(dá)30%以上，有的系統(tǒng)節(jié)電率高達(dá)60%。下面就以具有典 型結(jié)構(gòu)特征的中央空調(diào)系統(tǒng)為例，來表述變頻節(jié)能改造控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能指標(biāo)預(yù)測方 法與自動化控制過程實(shí)現(xiàn)方法，以期供用戶在實(shí)施中央空調(diào)變頻節(jié)能改造時作為對比參考。2中央空調(diào)系統(tǒng)

4、的工作原理與一般組成結(jié)構(gòu)中央空調(diào)技術(shù)實(shí)際上是人工制冷技術(shù)的一種典型系統(tǒng)性應(yīng)用，當(dāng)前，人工制冷技術(shù)按其補(bǔ)償過程 的不同可主要分為蒸汽壓縮式、吸收式、蒸汽噴射式、吸附式四種方法，其中，被廣泛應(yīng)用在中央空 調(diào)系統(tǒng)的制冷方法主要有兩種：（1蒸汽壓縮式制冷循環(huán)通過對制冷劑的壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)、吸收等過程來利用制冷劑的液相與氣相之間的相變所產(chǎn)生的熱交換實(shí)現(xiàn)制冷目的，如上海合眾 -開利空調(diào)設(shè)備公司的19XL（ HCFC22制冷劑）或19XR （HFC134a制冷劑）系列封閉型離心式冷水機(jī)組、約克國際北亞有限公司的YK/YT系列離心式或YS/YCWS系列螺桿式冷水機(jī)組；（2）吸收式制冷循環(huán)通過使用兩種沸騰

5、點(diǎn)差距較大的物質(zhì)組成的二元溶液（也稱工質(zhì)對，其低沸騰點(diǎn)組份為制冷劑， 高沸騰點(diǎn)組份為吸收劑），利用溶液在一定條件下能析岀低沸點(diǎn)組份的蒸汽，而在另一條件下又能吸收低沸點(diǎn)組份的蒸汽這一特性由制冷機(jī)系統(tǒng)采用熱能驅(qū)動，通過發(fā)生、冷凝、蒸發(fā)、吸收4個過程來完成制冷循環(huán)，如江蘇雙良空調(diào)設(shè)備有限公司的 SLAA060AS/SLAA060AT溴化鋰-水溶液吸收式制冷 機(jī)組、重慶通用工業(yè)公司的 KF140X 10氨-水溶液吸收式制冷機(jī)組。目前，在中央空調(diào)系統(tǒng)中的制冷壓縮機(jī)以溴冷機(jī)速度型的離心式壓縮機(jī)和以容積型的螺桿式或活 塞式壓縮機(jī)的應(yīng)用最為普遍。，這些高溫、高壓氣體在冷凝器中通過與冷卻循環(huán)水進(jìn)行熱交換（冷卻循

6、環(huán)水帶走介質(zhì)排放的熱 量）變?yōu)楦邷亍⒏邏阂后w（一般為2532C）流向節(jié)流膨脹閥，再通過膨脹閥的節(jié)流、降壓來實(shí)現(xiàn)高溫、 高壓液體向低溫、低壓液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變，由于壓力突然降低，有一部分制冷劑瞬間蒸發(fā)為氣體，即用膨 脹閥的節(jié)流作用來實(shí)現(xiàn)類絕熱膨脹過程，低溫、低壓液體在蒸發(fā)器中通過與冷凍循環(huán)水的充分熱交換（吸收冷凍循環(huán)水的熱量）后達(dá)到蒸發(fā)汽化目的，此時制冷劑又回到低溫、低壓氣體狀態(tài)為制冷劑的 再循環(huán)過程做準(zhǔn)備。同時也應(yīng)看到當(dāng)壓縮機(jī)抽取制冷劑氣體的同時，也降低了蒸發(fā)器的壓力，使蒸發(fā)器內(nèi)其余的制冷劑在相當(dāng)?shù)偷臏囟认麓罅空舭l(fā)汽化。在圖1b中，A-B-C-D分別表示了無溫差傳熱的逆卡諾循環(huán)的絕熱壓縮、等溫壓縮、

7、絕熱膨脹、等溫膨脹四個理想過程，而實(shí)際上制冷壓縮循環(huán)是如圖 1c所示的具有溫差傳熱現(xiàn)象的逆卡諾循環(huán)，圖中的陰影部分表示與環(huán)境介質(zhì)（如冷卻水、冷凍水等） 進(jìn)行熱交換時所存在的溫差效應(yīng)現(xiàn)象。我們知道在三種熱傳遞方式：傳導(dǎo)、對流和輻射中，無論壓縮 機(jī)采用哪種形式的制冷循環(huán)技術(shù)， 其所有冷熱流體之間的熱傳遞方式均主要是通過金屬管壁與流體之 間對流換熱及壁的導(dǎo)熱來完成傳熱過程的。根據(jù)換熱量計算方程：Q=KA0 m（1）其中：Q為換熱量（W ），K為換熱系數(shù)（W/m2.K ），A為換熱體面積（m2）, Bm為冷熱流體 間的相對流向密切相關(guān)的平均換熱溫差（C）。由公式（1）可知，對于特定的中央空調(diào)系統(tǒng)而言，

8、其中的參數(shù)K和A是固定的，我們在不改變其物理結(jié)構(gòu)狀態(tài)和特征的情況下，可通過有效地控制冷 熱流體間的換熱溫差來達(dá)到獲取最大換熱量的目的，即按需求變化供應(yīng)環(huán)境介質(zhì)量， 而不是過分地滿足，這也就是我們對系統(tǒng)進(jìn)行變頻控制的基本可行性依據(jù)條件之一。隨著人工制冷技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，目前，制冷壓縮機(jī)技術(shù)得到了充分發(fā)展，大多數(shù)制冷 壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家均不同程度地對壓縮機(jī)控制采用了負(fù)荷隨動的功率輸出調(diào)節(jié)技術(shù)， 口：上海合眾-開利公司的19XR系列離心式冷水機(jī)組所采用的線性浮閥節(jié)流裝置，使制冷量與負(fù)荷變化動態(tài)匹配適合極低系統(tǒng)負(fù)荷下運(yùn)行工況，避免了不必要的熱氣旁通帶來的能效比下降現(xiàn)象；甚至有的廠家還采用了變頻調(diào)速

9、控制技術(shù)，如：約克國際北亞的YT/YK系列離心式冷水機(jī)組所配置的自適應(yīng)容量控制變頻驅(qū)動裝置（VSD），使非額定工況下機(jī)組能效比高達(dá)0.2kW/USRt，年節(jié)能可達(dá)30%以上。因此，本文將主要研究重點(diǎn)放在對中央空調(diào)系統(tǒng)的水系統(tǒng)與風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能空間，以期進(jìn)一步獲得最大化的投入與產(chǎn)出比收益。以蒸汽壓縮式制冷循環(huán)機(jī)組為例，中央空調(diào)系統(tǒng)其組成結(jié)構(gòu)一般主要由制冷主壓縮機(jī)系統(tǒng)、冷媒（冷凍和冷熱）循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、盤管風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等部分組成，其工藝 流程組成結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。其中，壓縮機(jī)系統(tǒng)通常至少包括主壓縮電機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流閥四個基本部分和為提高運(yùn) 行的經(jīng)濟(jì)性、安全性而設(shè)立的油分

10、離器、氣液分離器、貯液器、中間冷卻器和浮子調(diào)節(jié)閥等輔助設(shè)備 裝置。由于從控制角度看新風(fēng)系統(tǒng)與中央空調(diào)系統(tǒng)的其他部分具有相對獨(dú)立性，因此在圖2未表示岀新風(fēng)系統(tǒng)的工藝流程結(jié)構(gòu)。在圖2中低溫冷凍水被送到各樓層的盤管風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的盤管（冷或熱交換器） 中吸收盤管周圍的空氣熱量，產(chǎn)生的低溫空氣由盤管風(fēng)機(jī)吹送到各樓層冷/熱送風(fēng)母管中，溴冷機(jī)，再由各房間的風(fēng)幕風(fēng)機(jī)的調(diào)速實(shí)現(xiàn)各房間的控溫目的。冷卻循環(huán)水系統(tǒng)將常溫水通過溴冷機(jī)冷卻水泵泵入冷凝器熱交換盤管后，再將這已變熱的冷卻水送到冷卻塔上，由冷卻塔對其進(jìn)行自然冷卻或通過冷卻塔風(fēng)機(jī)對其進(jìn)行噴淋逆流式強(qiáng)迫風(fēng)冷，與大氣之間進(jìn)行充分熱交換，使冷卻水變回常溫，以便再循 環(huán)使

11、用。在冬季需要制熱時，中央空調(diào)系統(tǒng)僅需要通過冷熱水泵（在夏季稱為冷凍水泵）將常溫水泵入蒸 汽熱交換器的盤管，通過與蒸汽的充分熱交換后再將熱水送到各樓層的風(fēng)機(jī)盤管中，即可實(shí)現(xiàn)向用戶提供供暖熱風(fēng)。熱水泵向各個房間供給的熱水總流量是根據(jù)安裝熱水供水總管于回水總管上的溫度差 來決定的。熱交換器的PID溫控器通過電動調(diào)節(jié)閥VA1來控制進(jìn)入熱交換器的蒸汽流量來實(shí)現(xiàn)對熱 交換器熱水岀水溫度的恒定控制從而達(dá)到供熱目的。正確理解中央空調(diào)系統(tǒng)各個部分的作用與工藝流程結(jié)構(gòu)，對于實(shí)現(xiàn)變頻節(jié)能改造至關(guān)重要，從因 果關(guān)系角度上看，冷媒循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、盤管風(fēng)機(jī)系統(tǒng)均是制冷壓縮 機(jī)系統(tǒng)的從動系統(tǒng)。

12、當(dāng)制冷主壓縮機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際需求負(fù)荷發(fā)生變化時，對冷媒循環(huán)水、冷卻循環(huán)水的 需求量和盤管風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量及冷卻塔的冷卻風(fēng)量也發(fā)生相應(yīng)的變化，正因如此，我們才有實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造目標(biāo)的可能和必要的依據(jù)條件，才能從真正意義上實(shí)現(xiàn)動態(tài)的按需分配"控制目標(biāo)的可能。3中央空調(diào)系統(tǒng)的各部分節(jié)能調(diào)節(jié)原理中央空調(diào)系統(tǒng)按負(fù)載類型可將其分為兩大類 ：（1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載如螺桿式或離心式制冷主壓縮機(jī)系統(tǒng)的壓縮機(jī)負(fù)載，它不僅對軸輸出轉(zhuǎn)矩具有最小值限定的需求，而且其轉(zhuǎn)速與功率的關(guān)系也近似表現(xiàn)為線形特征；（2）變轉(zhuǎn)矩負(fù)載如冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、冷媒循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、盤管風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等的風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載，它們對軸轉(zhuǎn)矩沒有嚴(yán)格的需求

13、，其軸功率與轉(zhuǎn)速具有顯著的立方關(guān)系特征。不同的負(fù)載類型具有不同 的轉(zhuǎn)矩、功率關(guān)系特性，應(yīng)區(qū)別對待加以應(yīng)用技術(shù)研究。3.1制冷壓縮機(jī)的節(jié)能調(diào)節(jié)原理壓縮機(jī)本身是一套復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)備，對于帶導(dǎo)葉片組的定速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的離心式壓縮 機(jī)而言，其容量的調(diào)節(jié)是通過導(dǎo)葉執(zhí)行電機(jī)帶動導(dǎo)葉片組的角度變化來實(shí)現(xiàn)制冷劑流量變化而帶來的 制冷能力的變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)制冷量的目的，當(dāng)導(dǎo)葉片組處于關(guān)閉變化時，壓縮機(jī)吸入的制冷劑的 量在減少，壓縮機(jī)處于卸載過程狀態(tài)，相反，當(dāng)導(dǎo)葉片組處于開啟過程變化時，則壓縮機(jī)處于加載過 程狀態(tài)。導(dǎo)葉控制裝置不斷驅(qū)動導(dǎo)葉組電機(jī)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉片組的開度變化，直到壓縮機(jī)的制冷量促使冷凍水的實(shí)際溫度

14、約等于設(shè)定溫度。對于離心式這種速度型機(jī)組，通常采用限定導(dǎo)葉片組的開度變化范圍 與降低壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速相結(jié)合的方法，通過對當(dāng)前運(yùn)行工作點(diǎn)的自動測定，來選擇容量調(diào)節(jié)模式，實(shí)現(xiàn) 在低負(fù)荷狀態(tài)下的最佳運(yùn)行效率控制，該容量調(diào)節(jié)模式的選擇利用不僅可以實(shí)現(xiàn)電能節(jié)約，而且也可以在全容量調(diào)節(jié)范圍（15%100%）內(nèi)精確地預(yù)測岀喘振區(qū)，避免離心式機(jī)組常見故障 一喘振現(xiàn)象的 發(fā)生。喘振曲線函數(shù)的獲得一般由機(jī)組廠家提供，也可以通過對機(jī)組在不同負(fù)載點(diǎn)的壓頭試驗(yàn)取得一組離散坐標(biāo)點(diǎn)，利用最小二乘法算法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，便可以近似求岀該機(jī)組的喘振曲線函數(shù)。需要指 出的是通常轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)對離心式制冷機(jī)功率節(jié)約的貢獻(xiàn)一般小于10%，這也是在

15、當(dāng)前條件下變頻調(diào)速技術(shù)在制冷壓縮機(jī)上未能得以廣泛應(yīng)用的主要原因。而對于螺桿式壓縮機(jī)其軸功率與排氣量存在以下關(guān)系：Ptot f 60Xm1Xn 1>V1+m2X n2>V2） x C（2）其中，V1、V2為陽螺桿與陰螺桿之間一個齒槽的齒間容積；m1、m2為陽螺桿與陰螺桿之間的齒數(shù)；n1、n2為陽螺桿與陰螺桿之間的轉(zhuǎn)速；C為扭角系數(shù)。轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)角對吸氣容積的影響程度，由公式（2）可見螺桿壓縮機(jī)的功率調(diào)節(jié)可以通過減少螺桿的 有效長度一常用滑閥調(diào)節(jié)方式和降低螺桿的轉(zhuǎn)速 一常用變頻調(diào)節(jié)方式來實(shí)現(xiàn)。其中常用的滑閥調(diào)節(jié)方 式是通過檢測制冷劑高低壓壓差的大小來決定滑閥是向排氣端移動來減少排氣量，還是

16、向吸氣端方向移動來增加排氣量。為防止排氣端軸向排氣孔與工作容積連通形成的高壓氣體倒流現(xiàn)象的發(fā)生，通常將最小排氣量限定在10%左右，因此，螺桿壓縮機(jī)的功率輸岀可以在10%100%范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無極調(diào)節(jié)。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)螺桿壓縮機(jī)負(fù)荷在50%以上時其功率與負(fù)荷成線性正比關(guān)溴冷機(jī)系，而低于40%負(fù)荷時其實(shí)際消耗功率遠(yuǎn)大于線性理論計算功率，這也正是在采用變頻技術(shù)時不能在全負(fù)荷變化 區(qū)間均獲得理想節(jié)能效果的原因，從而使變頻控制技術(shù)的應(yīng)用受到投入與產(chǎn)岀性價比的困擾。由以上分析可見，就中央空調(diào)制冷壓縮機(jī)而言，除因壓縮機(jī)本身業(yè)已采用了自動能量調(diào)節(jié)方式外， 其恒轉(zhuǎn)矩特性所表現(xiàn)的功率與轉(zhuǎn)速(或流量)之間的近似線性關(guān)系

17、也限定了通過變頻調(diào)速技術(shù)獲取節(jié) 能空間的幅度，因而出于節(jié)能改造性價比的考慮，一般不建議對制冷壓縮機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造。3.2風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能調(diào)節(jié)原理對于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載類型，我們知道風(fēng)機(jī)、水泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性滿足流體動力學(xué)關(guān)系理論，即以下 數(shù)學(xué)關(guān)系成立：在圖3a中，曲線al表示工頻定速運(yùn)行時的H-Q關(guān)系，曲線ax表示低于額定速度下的變頻運(yùn)行時 的H-Q關(guān)系，從圖3a中可以看岀，管網(wǎng)的阻尼隨揚(yáng)程的降低而減小。曲線R1和R2表示在不同流量下管網(wǎng)呈現(xiàn)的阻力特性，它符合以下公式：H=RQ2 (4)其中,H為管網(wǎng)阻力；R為管網(wǎng)流水阻尼系數(shù)。公式(4)表明隨著供給水量的減少管網(wǎng)阻力的損失也呈2次方下降趨勢，從而也降

18、低了系統(tǒng)功率消耗。在圖3b中給岀了在不同流量需求下，岀口閥檔板節(jié)流方式與變頻調(diào)速方式所消耗的功率變化曲 線關(guān)系。它表明了變頻調(diào)速優(yōu)于檔板節(jié)流方式。依據(jù)公式(3)進(jìn)行估算，若轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的70%，那么，揚(yáng)程將下降到額定值的50%，同時, 軸輸出功率下降到額定值的 35%。在滿足系統(tǒng)基本揚(yáng)程需求的情形下，若系統(tǒng)的流量需求減少到額定 流量的50%時，在變頻控制方式下，其揚(yáng)程將下降到額定值的25%，其對應(yīng)輸岀功率僅約為額定功率 的13%。公式3為實(shí)施變頻節(jié)能技術(shù)改造提供了理論上的可行性保障空間。那么，如何去判斷系統(tǒng)是否具有節(jié)能潛力就顯得十分重要。 判斷的依據(jù)應(yīng)來自兩個方面： 首先是泵本身的額定流

19、量與揚(yáng)程指標(biāo) 和運(yùn)行時實(shí)際輸岀表現(xiàn)，其次是系統(tǒng)對實(shí)際供水需求量的表現(xiàn)岀的溫度差或壓力與機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)之間 的偏差程度。因此，應(yīng)實(shí)時采集各個測量點(diǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)合泵的能力決定對泵所實(shí)施的調(diào)節(jié)方向與調(diào)節(jié)幅 度。若系統(tǒng)當(dāng)前實(shí)際溫差小于標(biāo)準(zhǔn)允許運(yùn)行溫差時，就可以判定系統(tǒng)存在流量過?，F(xiàn)象，就可以減少 泵的岀口流量，但必須注意此時泵的岀口揚(yáng)程也將呈現(xiàn)2次方特性下降，為保障水流暢通，避免岀現(xiàn)悶泵"或 斷流"現(xiàn)象，泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)限定在一定值以上，這個下限轉(zhuǎn)速(對應(yīng)最低供給流量)可以通過 對以下兩個方面的綜合判斷來決定。(1) 揚(yáng)程的富裕度判定泵的岀口揚(yáng)程等于泵的入口揚(yáng)程與泵的泵生揚(yáng)程之和，即：H岀=H

20、靜+H動（5）其中,H靜為泵的入口靜壓；在系統(tǒng)中表現(xiàn)為管網(wǎng)垂直落差高度形成的壓力；H動為泵的凈升揚(yáng)程，是泵的動能轉(zhuǎn)化為水的勢能溴冷機(jī)的形式，在額定轉(zhuǎn)速下H動就是泵的標(biāo)稱額定揚(yáng)程。對于冷凍循環(huán)水系統(tǒng)，H靜是相對固定值，H動的作用就是要保證冷凍循環(huán)水在管網(wǎng)中能夠水流 循環(huán)就可以了，為此，它主要是去消除水在管網(wǎng)中流動時所產(chǎn)生的阻力損失。假定泵的額定揚(yáng)程為 32m,在額定流量下管網(wǎng)的阻力為 0.15Kg,那么，該泵的揚(yáng)程富裕度高達(dá)50%,若采用變頻調(diào)速驅(qū)動， 根據(jù)公式可知，泵只需要70%的額定轉(zhuǎn)速即可滿足此時揚(yáng)程需求，而此時泵的功率消耗僅約為額 定值的35%。（2）流量的富裕度判定通常流量的富裕度的判

21、斷是依據(jù)進(jìn)出水溫差作出的，假定對于冷凝器其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)出水允許溫差為5 C時，若實(shí)際進(jìn)岀水溫差為 3C,那么，可以說單從溫差現(xiàn)象角度上看，冷凍循環(huán)水的實(shí)際需求量僅為 供給量的3C /5 °C =60%，在使用變頻調(diào)速時，泵的實(shí)際轉(zhuǎn)速只要達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的60%即可滿足需求，此時泵的能耗僅約為額定能耗的 22%。多余的供水量不僅浪費(fèi)能源，而且也由于熱交換的不充分原因 而嚴(yán)重地削弱了系統(tǒng)的制冷效果。通過以上的判定，若兩者對泵的下限轉(zhuǎn)速的計算結(jié)果不一致，為保障系統(tǒng)對流量和揚(yáng)程最低需求 的同時滿足，泵的變頻速度控制依據(jù)應(yīng)選擇對應(yīng)頻率較大值作為此時的控制調(diào)節(jié)運(yùn)行頻率下限。4中央空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析與改造方

22、案構(gòu)造在現(xiàn)代樓宇建筑物中，通常使用的中央空調(diào)系統(tǒng)（不包含蓄冷儲冰式、VRV系統(tǒng)末端制冷劑直接制冷系統(tǒng)等）一般其各項(xiàng)額定指標(biāo)為：冷凍循環(huán)水的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)岀水溫度為：12C/7 C，盤管風(fēng)機(jī)最大送風(fēng)溫差為：10 C15C（ 一般空氣進(jìn)岀口溫差取 8C），冷卻循環(huán)水進(jìn)岀水溫度差為：4 C8C,冷卻塔標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)岀水溫差為：3C5 C,用于采暖的熱水進(jìn)岀水溫度為：50 C /60C。由于系統(tǒng)設(shè)備容量選型、不同季節(jié)、不同時間負(fù)荷變化等因素的影響，在實(shí)際投入運(yùn)行的中央空調(diào)系統(tǒng)基本上沒有與標(biāo) 準(zhǔn)指標(biāo)相一致的情況，大多數(shù)系統(tǒng)都不同程度存在著溫差偏小、揚(yáng)程過高、流量過大等現(xiàn)象，這些現(xiàn) 象的存在再次為我們實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造提供

23、了節(jié)能空間保障。為便于具體分析，現(xiàn)以某省立醫(yī)院住院部的一套中央空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀為實(shí)例，對其各個部分進(jìn)行 逐項(xiàng)分析。該醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)位于地下一樓，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局類同圖2所示，大樓地上高度為40m，冷卻塔位于地上15m高度。根據(jù)歷史記錄，空調(diào)系統(tǒng)全年運(yùn)行時間大致分布為：夏季供冷運(yùn)行5個月，平均每天運(yùn)行16h;冬季供熱運(yùn)行4個月，平均每天運(yùn)行18h;盤管風(fēng)機(jī)全年運(yùn)行9個月，平均 每天運(yùn)行17ho為便于下面的計算，假定系統(tǒng)熱量需求在運(yùn)行期間均勻分布（實(shí)際系統(tǒng)在運(yùn)行期間負(fù) 荷的服從類正態(tài)分布）。該醫(yī)院用電價格為0.8元/kWh o對該系統(tǒng)進(jìn)行的現(xiàn)場考察所獲得的數(shù)據(jù)如下：4.1中央空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)行運(yùn)行工況數(shù)據(jù)

24、與分析（1）冷凍循環(huán)水系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析（共 3臺電機(jī)水泵）標(biāo)稱數(shù)據(jù)：a.電機(jī) 37kW380V50Hz 接法 72A1470r/minb.水泵額定流量187m3/h額定揚(yáng)程44m運(yùn)行數(shù)據(jù)：2臺運(yùn)行1臺備用，電機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流60A64A,水泵運(yùn)行時岀口壓力0.800.85MPa, 冷凍循環(huán)水進(jìn)岀水溫度：10 C /7 Co冷凍循環(huán)水系統(tǒng)采用進(jìn)岀水管道并聯(lián)形式工頻運(yùn)行，由于冷凍循環(huán)水管網(wǎng)最大高度落差為40m左右，管網(wǎng)在額定流量下阻力小于 0.2Kg，故冷凍循環(huán)水泵岀口處壓力只要能夠達(dá)到60m揚(yáng)程就可以滿足冷凍水循環(huán)的需要。由于冷凍循環(huán)水其落差靜壓為40m左右，所以，實(shí)際上在冷凍循環(huán)水泵僅需要提供20

25、m左右的凈輸岀揚(yáng)程即可滿足系統(tǒng)對揚(yáng)程的基本需求。對于額定揚(yáng)程為44m的冷凍循環(huán)水泵來說，其實(shí)際需要揚(yáng)程僅為其額定揚(yáng)程的45%。顯然，單從揚(yáng)程需求角度看可最大節(jié)約功率約為：Ph=70%。在另一方面也可以證明冷凍循環(huán)水泵的實(shí)際輸岀流量過?，F(xiàn)象，當(dāng)前冷凍循環(huán)水進(jìn)岀水溫 度為：10C/7C，對應(yīng)溫差 T13.C，與冷凍循環(huán)水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)岀水溫度參考值：12C/7.0C，其對應(yīng)溫差 T2=5C相比，實(shí)際溫差約為標(biāo)準(zhǔn)允許溫差的 60%，此時單從流量需求角度看可最大節(jié)約功率約為： PQ=78%。通過以上工況數(shù)據(jù)分析可知，該冷凍循環(huán)水泵在該工況點(diǎn)狀態(tài)下，最大可節(jié)約率約為（與 額定值相比）：Pmax=Umin （Ph， PQ） =Umin （70%，78%） =70%在此工況下工頻運(yùn)行實(shí)際消耗功率約為：P 工實(shí)=62A/72A X Pe=0.86 X 37kW« 32（kW）即工頻狀態(tài)下消耗功率僅約為其額定功率的86%。在該工況點(diǎn)下，實(shí)施變頻節(jié)能改造后可節(jié)約的功率約為（與工頻狀態(tài)相比）：P節(jié)=1-0.3/0.86 -65%假定冷凍循環(huán)水在其運(yùn)行期間負(fù)荷時間變化服從 線性均勻分布，對此負(fù)荷時間分布線性函數(shù)求積分，那么，冷凍循環(huán)