中央空调系统变频节能改造控制技术的分析与实现

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1、中央空调系统变频节能改造控制技术的分析与实现2007-01-25   来源：西部工控网   浏览：852[推荐朋友] [打印本稿] [字体：大  小]1引言 　　国民经济发展和人民生活水平日益提高，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑领域，宾馆、酒店、写字楼、商场、住院部大楼、工业厂房中央空调系统，其制冷压缩机组、冷媒循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统、盘管风机系统等容量大多是建筑物最大制冷、制热负荷或新风交换量需求选定，且留有充足余量。没有使用具备负载随动调节特性控制系统中，季节、昼夜和用户负荷怎样变化，各电机都长期固定工频状态下全速运行，尽管有系统采用了闸阀档板节流

2、方式，但其能量浪费仍是显而易见。近年来电价不断上涨，造成中央空调系统运行费用急剧上升，致使它整个大厦营运电费成本中占据越来越大比例，，电能费用控制显然已经成为经营管理者所关注问题所。据统计，中央空调用电量占各类大厦总用电量60%以上，其中，中央空调水泵耗电量约占总空调系统耗电量20~40%，故节约低负荷时主压缩机系统和水泵、风机系统电能消耗，具有极其重要经济意义。，负荷变化而自动调节变化变流量变频中央空调水泵、风机系统和自适应智能负荷调节主压缩机系统应运而生，并逐渐显示其巨大性能优越性和经济性，到了广泛推广与应用。采用变频调速技术能提高系统自动化控制水平，使中央空调系统达到更加理

3、想工作状态，，更重要是能给用户带来良好投资回报。作者曾先后成功完成了联合国工业发展组织全额投资上海新亚制药厂中央空调机组冷却循环水系统、上海东方航空宾馆中央空调系统冷媒循环水和冷却循环水系统、上海市中医院住院部大楼中央空调系统冷却循环水和冷媒循环水系统等多项中央空调系统变频节能改造项目，并曾为众多用户进行中央空调系统节能改造做前期工况调研、可行性方案论证及系统规划设计。业已实施项目中，各项目节电率均高达30%以上，有系统节电率高达60%。下面就以具有典型结构特征中央空调系统为例，来表述变频节能改造控制技术中央空调系统中节能指标预测方法与自动化控制过程实现方法，以期供用户实施中央空

4、调变频节能改造时作为对比参考。　　2中央空调系统工作原理与一般组成结构　　中央空调技术实际上是人工制冷技术一种典型系统性应用，当前，人工制冷技术按其补偿过程不同可主要分为蒸汽压缩式、吸收式、蒸汽喷射式、吸附式四种方法，其中，被广泛应用中央空调系统制冷方法主要有两种：　　（1）蒸汽压缩式制冷循环　　对制冷剂压缩、冷凝、节流、蒸发、吸收等过程来利用制冷剂液相与气相之间相变所产生热交换实现制冷目，如上海合众-开利空调设备公司19XL（HCFC22制冷剂）或19XR（HFC134a制冷剂）系列封闭型离心式冷水机组、约克国际北亚有限公司YK/YT系列离心式或YS/YCWS系列螺杆式冷水机组

5、；　　（2）吸收式制冷循环　　使用两种沸腾点差距较大物质组成二元溶液（也称工质对，其低沸腾点组份为制冷剂，高沸腾点组份为吸收剂），利用溶液一定条件下能析出低沸点组份蒸汽，而另一条件下又能吸收低沸点组份蒸汽这一特性由制冷机系统采用热能驱动，发生、冷凝、蒸发、吸收4个过程来完成制冷循环，如江苏双良空调设备有限公司SLAA060AS/SLAA060AT溴化锂-水溶液吸收式制冷机组、重庆通用工业公司KF140X—10氨-水溶液吸收式制冷机组。　　目前，中央空调系统中制冷压缩机以速度型离心式压缩机和以容积型螺杆式或活塞式压缩机应用最为普遍。以蒸汽压缩式制冷循环为例，撇开其具体形式上区分，中

6、央空调制冷系统其制冷循环过程如图1所示。　　　　　　图1制冷循环过程原理图　　图1a中，制冷压缩机将来自蒸发器中低温、低压制冷剂气体(一般为3～6℃)压缩成高温、高压气体(一般为35～40℃)排入冷凝器中，这些高温、高压气体冷凝器中与冷却循环水进行热交换（冷却循环水带走介质排放热量）变为高温、高压液体(一般为25～32℃)流向节流膨胀阀，再膨胀阀节流、降压来实现高温、高压液体向低温、低压液体状态转变，压力突然降低，有一部分制冷剂瞬间蒸发为气体，即用膨胀阀节流作用来实现类绝热膨胀过程，低温、低压液体蒸发器中与冷冻循环水充分热交换（吸收冷冻循环水热量）后达到蒸发汽化目，此时制冷剂又回

7、到低温、低压气体状态为制冷剂再循环过程做准备。同时也应看到当压缩机抽取制冷剂气体同时,也降低了蒸发器压力,使蒸发器内其余制冷剂相当低温度下大量蒸发汽化。图1b中，A-B-C-D分别表示了无温差传热逆卡诺循环绝热压缩、等温压缩、绝热膨胀、等温膨胀四个理想过程，而实际上制冷压缩循环是如图1c所示具有温差传热现象逆卡诺循环，图中阴影部分表示与环境介质（如冷却水、冷冻水等）进行热交换时所存温差效应现象。我们知道三种热传递方式：传导、对流和辐射中，压缩机采用哪种形式制冷循环技术，其所有冷热