变频器在中央空调制冷系统优化项目中的应用

河北省新闻出版广电局机关服务中心 张蓓蓓

一、背景介绍

中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，其电能消耗非常大，占建筑物总电能消耗的比重也很高。在传统的空调制冷系统设计中，设备选型都是按最大负载并增加一定余量设计，但在实际运行中满负载下运行的情况非常少，大部分时间负载都在70%以下运行。中央空调系统中冷冻主机的负荷能通常随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻水泵、冷却水泵却不能自动调节负载，几乎长期在平均流量和平均扬程工况附近运行，甚至在低扬程大流量工况区运行，不仅水泵使用效率低，还容易发生汽蚀，产生噪音和震动，影响水泵的使用寿命。这种现象不仅造成了能量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。本文研究的某单位共有两座高层建筑，两座高楼又分为高区和低区两个空调运行系统，高区系统最高点标高88.6 m，低区系统最高点标高28.8 m。制冷设备中，因水泵流量和电机负载能力不统一，当水泵阀门全开时，其工作电流远远超出电机额定电流，会对电机造成损害。为了确保水泵的安全运行，同时使水泵运行于高效区间内，只能对水泵阀门采取关小出水阀门的方法限制水泵流量，减小电机的工作电流，以保障电机安全运行。这种办法虽然使水泵安全运行于较高效区间内，却致使大量的能量消耗在阀门上，造成电能的极大浪费。若是更换水泵，则不仅工程量大且资金消耗大，难为可行之举。为解决这一现状，购置两台CHF100A-075G/090P-4变频器，分别应用在低区循环水泵和高区循环水泵。通过降低循环水泵工作频率以减小电机工作电流，不仅提高了制冷水平，也节约了能源。

二、优化项目方案及成效

1.参数设置

在变频器使用前，根据实际需求对变频器部分参数进行设置。变频器参数设置如表1所示。

表1.变频器参数设置

2.实施效果

加载变频器前后，水泵工作压力的变化如下表2所示。低区水泵在变频器设置41hz运行全部打开阀门时和在关小阀门在工频运行时相比，虽然提高了压力，但压差却没有变化。高区变频器在43hz运行，没有调节阀门，阀门在工频时也全开。冷水机组出、回水的温度变化如下表3所示，可以看出变频运行提高了机组出、回水的温差。

表2.水泵工作压力变化表

表3.冷水机组出、回水的温度变化表

高区循环水泵使用变频器前工作电流为160-170A，高区循环水泵使用变频器后，将频率调至45HZ，电机电流为120A左右，将频率调至43HZ，电机工作电流降至110-120A，节电近40%。

低区循环水泵使用变频器前工作电流为180-190A，低区开始使用变频器后，将频率调至44HZ，电机工作电流降至130-140A，将频率调至41HZ后，电机工作电流降至110A左右，节电近40%。

上述数据显示，动力制冷设备加入变频器优化后，在满足供冷需求的前提下，不仅降低了电机电流保障了系统安全工作，更节约了可观数目的电费。目前，循环水泵出水口阀门可以完全打开，流量增大，系统运行状态比之前更好，制冷速度更快。

三、结论与展望

变频器的使用已经明显优化了动力制冷系统，无论从资金节省还是提高系统循环效果上都起到了明显效果，但系统优化程度仍有提升空间。下一步将从以下几个方面继续展开工作。

1.在满足设备运行要求和制冷需求的前提下继续调整工作频率，若仍有降频空间则可以节省更多费用。

2.目前高区、低区各配备3个90kw工作机组，均为一台工作两台备用，为实现水泵更替运行更有利于设备维护，将备用水泵也安装变频器设备。

3.目前变频器是定频工作，虽然已经起到了优化效果，但仍有优化空间，如周六周日、早晚上下班前后、天气凉爽等冷气使用量小的时候，可以通过增加自动控制元件，根据送、回水温度自动调节频率，更好的节约能源、充分利用制冷设备系统。

4.动力机房目前配备的参数仪表有限，为了更好的监控系统运行状态，自动控制工作频率，逐步安装流量表等参数仪表。

随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，达到节能目的提供了可靠的技术条件。