空調水係統的能耗在整個空調係統中占很大部分，因此，研究空調水係統節能具有重要意義。采用變頻控製技術的變頻空調，可實現快速、節能和舒適的溫度控製效果。本文首先分析了空調水係統的組成和工作原理，並探討了冷水變流量的節能控製，最後使水泵工作在高效率區域的一些關鍵設計提出了建議。

通過變頻器，根據空氣終端的需要，可根據環境溫度自動選擇加熱、冷卻和除濕運行方式，使居室在短時間內迅速達到所需要的溫度，並在低轉速、能耗低、狀態下以較小的溫差波動，調節冷媒水泵、冷卻水泵的工作頻率，改變係統中冷媒水量和冷卻水量，以達到節能的目的。變流節能控製模式也被稱為老王探花節能控製。本文重點探討了老王探花水循環係統變頻節能控製的原理分析及相關設計要點。

1 空調水係統的工作原理

空調水係統主要設備包括：製冷機組、冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔和風機盤管等空調末端設備。空調水係統是一個複雜的係統，各部件之間是相互聯係、相互影響的。

1.1 風機盤管水係統

風機盤管的組成和工作原理，風機盤管主要有風機、盤管以及空氣過濾器、電動機、室溫控製裝置等組成，風機常采用前向多翼離心式風機或貫流式風機，盤管則為帶肋片的盤管式換熱器。風機盤管的水係統的主要功能是輸配冷流體，以滿足末端設備或機組的負荷要求。其配置則應具備足夠的輸送能力，經濟合理的選定水泵、管材和管徑，具有良好的水力工況穩定性，應便於空調係統負荷變化時的運行調節，實現空調係統節能運行要求、並便於管理、檢修和養護。

1.2 冷水機組工作原理

當天然的冷源不能滿足空調需要時，便采用人工製冷的方式。主要有以下幾種：

1）蒸汽壓縮式製冷

蒸汽壓縮式製冷係統的組成及工作過程：蒸汽壓縮式製冷係統主要有製冷壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器四個主要設備組成，並用管道相連接，構成一個封閉的循環係統。

2）吸收式製冷

吸收式製冷與蒸汽式製冷一樣，都是利用液體在汽化時需吸收熱量這一物理特性來實現製冷的，不同的是蒸汽壓縮式製冷是以消耗機械能為補償，而吸收式製冷則是以消耗熱能為補償的，使熱量從低溫熱原轉移到高溫熱源。

1.3 冷卻塔

製冷劑在冷凝器中進行冷卻凝結過程中放出的熱量，一般通過空氣和水帶走。以空氣為冷卻介質的冷凝器，多用於小型製冷係統及缺水地區。大中型製冷係統的冷凝器多以水為冷卻介質。製冷裝置的冷卻回水，由冷卻塔的上部噴向塔內的填充層上，以增大水與空氣的接觸麵積及接觸時間，被冷卻後的水從填充層流至下部集水池，通過循環水泵再送回製冷裝置循環使用。冷卻塔頂部裝有通風機，使空氣以一定的流速由下而上通過填料層，以加強水的蒸發冷卻效果。

2 冷水變流量的節能控製

2.1 變流量係統的主要控製措施

冷水流量發生變化後，水係統為了在新的流量下能達到穩定平衡，需對管路係統和水泵進行調節，即調節閥門的開度和水泵的轉速，不同的控製策略將產生不同的控製效果，進而水泵的能耗情況也不相同，下麵分別進行比較。冷水係統變流量運行的控製模式主要有溫差控製法和壓差控製法。

1）溫差控製法

溫度傳感器測得供回水幹管上的溫差，與設定值比較，溫差大則加大冷水泵的水流量，溫差小則減小水流量。當負荷下降時，流量將隨之減少，通過溫差控製器、變頻器，降低水泵轉速減少流量。隨著係統總水量減少，使用功能相似的空調房間其末端裝置的水流量按比例減少，適應負荷的變化，適用於係統較小，房間功能比較簡單，整體一致的能耗變化規律的情況，如在我國目前空調係統中運用得非常多的風機盤管係統。風機盤管係統的水路基本不控製，或采用三通閥、電磁閥控製，部分負荷時係統壓差幾乎不變，這給壓差信號的采集造成困難，因而風機盤管係統采用壓差控製準確性較差，係統采用最多的是溫差控製。

2）壓差控製法

壓差控製是利用測定點壓差值的變化來控製水泵的供水量，壓力的傳遞速度較高，因而壓差控製反應較快，目前在冷水係統中采用的主要有幹管定壓差。幹管定壓差控製隻是將溫度傳感器換成了壓力傳感器，末端負荷減小而關小冷凍水的流量使得供回水幹管上的壓差增大，控製器將控製水泵減少水流量，保持供回水幹管的壓差不變，這樣，對於負荷沒有變化的其它末端來說，由於幹管的供回水壓差不變，各支管的供回水壓差也是基本保持不變的（由於流量減小，幹管上的阻力損失減小，支管上的壓差略有增大），保證了各個末端有足夠的水流量。

2.2 變流量係統的原理

空調冷水係統的最重要的目的是為空調係統的各末端裝置提供能量的交換，如何在滿足這個要求下盡量節能，在冷水係統的發展中在不斷完善。在冷水係統的發展和完善的過程中總是不斷遇到新的問題，如冷水溫差過小、水係統阻力損失過大、管網水力不平衡等，如果保持供回水的溫差不變，則冷凍水流量的需求下降，可通過減少冷凍水的輸送量來降低水泵的能耗，這就是變流量技術。

3 方案設計

就目前的一般的改造設計而言，一般采用以溫度控製為主，在老王探花係統改造的過程中，保持了原有的老王探花係統，增加了熱泵機組、板式熱交換器、儲熱罐和熱水罐、增加了循環泵和調節閥等設備，還開發了一種具有通用功能的變頻調速智能控製節能工作站。

1）對冷凍水泵的控製

冷凍水泵電動機應采用軟啟動。冷凍水泵電動機啟動頻率係統設定為45Hz。為保護空調係統的安全運行，冷溫水係統最低運行頻率設定值為30Hz。

在溫差調節器上設定上限報警輸出信號，當末端負荷突變，溫差達到5℃時，將頻率直接切換到45Hz。使水泵輸出加大到最大流量，以提高負載的跟蹤速度。冷凍水泵啟動後，按智能控製器輸出的控製參數值，調節冷凍水泵變頻器的運行頻率，控製冷凍水泵的轉速，動態調節冷凍水的流量，使冷凍水的供回水溫度逼近智能控製器給定的最優值。夏天：冷凍水額定供水溫度為7℃，額定回水溫度為12℃，溫差△T=5℃；冬天：冷溫水供水溫度為50℃，回水溫度為45℃，溫差△T=5℃。

2）對冷卻水泵的控製

冷卻水泵啟動後，按智能控製器輸出的控製參數值調節冷卻水泵變頻器的運行頻率，控製冷卻水泵的轉速，動態調節冷卻水的流量，使冷卻水的進、出水溫度逼近智能控製器給定的最優值。

3）對冷卻塔風機的控製

當風機啟動後，在冷卻塔風機頻率設定高限值45Hz 保持運行30min後，係統根據空調主機冷卻水進出水溫度傳感器的輸入值變頻調節風機轉速，使冷卻水進水溫度逼近設定值，從而保證老王探花主機隨時處於最佳運行狀態。以實現冷卻塔風機和空調主機在最佳工況下的節能運行。

4 結語

論文對老王探花係統變頻調速技術進行了理論分析，通過對老王探花係統的節能措施的研究，可以避免不合理的低效用能，降低了空調係統的能耗，提高了能源的利用率。

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