中央空調系統的節能改造

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      中央空調是酒店的耗電大戶，每年電費中空調約占60%，而且近年來“電荒”問題日益突出，因此酒店中央空調的節能改造顯得尤為重要。

       一、改造前酒店中央空調系統工作簡述

      1.系統啟動后，冷凍單元工作，蒸發器吸收冷凍水熱量，同時冷凝器釋放熱量升高冷卻水溫度。

      2.冷凍泵加壓將降溫后的冷凍水送入冷凍水管道，在房間由室內風機加速進行熱交換，帶走房間內的熱量降低房間溫度后流回冷凍水端。

      3.冷卻泵將升溫后的冷卻水壓入冷卻塔，冷卻塔風機加速將冷卻水熱量散發到大氣中。

      4.冷凍機組工作一段時間后，當溫度達到設定值時中間繼電器及接觸器動作，冷凍機停止工作，溫度回升冷凍機則再次運行，往復循環。

       二、系統存在的問題及可行性改造

       1.冷卻／冷凍水泵不能根據實際需求調整循環量，電機工作效率低；系統由閥門和旁通調節水泵系統的流量與壓差，存在較大截流損失和大流量、高壓力、低溫差的現象，致使中央空調使用效果不理想。

       2.水泵電機采用Y－△起動方式，起動電流均為額定電流的3～4倍，大電流沖擊和電器的頻繁動作，將會縮短電機的使用壽命；起動時的機械沖擊和停泵時水垂現象，容易損壞機械散件、軸承、閥門、管道。

       3.系統運行噪聲大、控制性能差、機組磨損嚴重、維護管理投入費用大。

        為此必需對水泵系統進行節能改造，而解決問題的關鍵是水泵能夠隨著負載的變化有效調節流量并關閉旁通。根據流體機械理論：水泵、風機的流量與其轉速成正比，其軸功率與轉速（電源頻率）的三次方成比例。當水泵、風機的轉速減小時其軸功率顯著減小，例如將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50（P為電機軸功率）。可見通過變頻方式調節流體機械轉速從而達到控制其流量的目的，可節約大量電能。中央空調系統是按現場最大冷量需求量、冷卻／冷凍泵按單臺設備的最大工況設計的，實際使用中有90％強的時間，冷卻／冷凍泵都工作在非滿載狀態下。機械閥門調節流量不僅增大系統節流損失，而且調節是階段性的，造成整個空調系統工作在波動狀態。變頻器的軟啟動功能及平滑調速的特點可實現對系統的平穩調節，系統工作狀態穩定，且易實現自動控制，延長機組及管網的使用壽命。綜合考慮決定在冷卻／冷凍水泵加裝變頻器系統作為改造的核心。

        三、酒店中央空調系統改造方案

        根據現有設備對冷卻／冷凍水系統及冷卻塔風機系統進行變頻改造。變頻器和PLC組成控制單元，其中冷卻/冷凍水泵采用溫度自動閉環調節：溫度傳感器將采樣的冷卻／冷凍水溫度轉換為電信號后送至PLC，PLC將該信號（水溫）與設定值進行比較運算后確定變頻器輸出頻率，改變冷凍／冷卻水泵轉速，達到節能目的。在系統的最末端安裝壓力傳感器，保證供水壓力，確保空調使用效果（圖1）。

         在冷卻／冷凍水循環系統各裝設一套變頻器，分別供2臺冷卻嶺凍水泵切換使用。其中冷卻水循環系統回水與出水溫度差，反映了需要進行交換的熱量，根據這個熱量，系統控制循環水速度從而調節熱交換速度。若溫差大說明冷凍機組產生的熱量大，此時系統提高冷卻泵的轉速，增大循環速度，加速冷卻水的降溫；若溫差小，說明冷凍機組產生的熱量小，系統降低冷卻泵的循環速度。

        具體的電氣設計是：PLC先控制變頻器軟啟動電動機M1，當M1達到額定轉速但系統仍未達到設定溫差值，PLC就將M1切換到工頻電網運行，再啟動電動機M2，通過變頻器控制M2運行，調節冷卻水的循環速度。當M2轉速在下限值時，如果檢測值大于設定值，plc控制M1停機，然后調節M2轉速達到設定要求。

        冷凍循環系統由于出水溫度比較穩定，因此回水溫度就能反映房間溫度，PLC根據回水溫度進行控制。回水溫度高，說明房間溫度高，系統應提高冷凍泵轉速，加快冷凍水的循環；反之亦然。

         考慮到酒店的正常經營，電路設計有工頻／變頻切換裝置，一旦變頻部分發生故障就將系統切換到工頻狀態運行。

       四、改造效果