医院中央空调节能改造

王纯刚

[摘要]中央空调系统的使用已日趋广泛，但是其在为人们生活环境和工作环境提供服务时所消耗的电力能源是非常巨大的。现今，变频节能技术已越来越受到人们的重视，将其应用到中央空调上能够有效的降低功率的损耗，起到良好的节能作用。采用变频调速后，水泵的工作寿命也将大大延长。

[关键词]中央空调；节能改造；变频节能技术；循环水泵；温差变化

0引言

随着国民经济的发展和科学技术的进步，近年来人们对生活品质的追求越来越高，特别是中央空调系统的使用也已日趋广泛。但当空调在为人们生活环境和工作环境提供服务时，所消耗的电力能源是非常巨大的。据不完全统计，一栋现代化办公楼的总耗电量当中，中央空调的耗电量可达到48%，而目前医院综合大楼内，中央空调系统耗电量也是最大的，因此对其实行节能改造是医院持续发展的必然趋势。

1现今中央空调的不足之处

中央空调负载要求的不均匀性。每台空调出厂所设置的最大负载量都是要比额定功率高出近20%，以保证无论外界气温是否高出预定值都能够正常的运行，但在日常使用中，中央空调的实际功率根本达不到额定功率，所以存在一定裕量，其中冷冻系统能够根据功率值来进行变化自动调节制冷效果：而中央空调中泵体的连续泵水量却是不会改变的，这就形成了一定的浪费，同时相同的季节在每年的气温条件是不同的，在变化中也存在一定的浪费，为了达到节能的目的，我们通常希望在确保中央空调正常工作的同时降低泵水量，从而降低能耗。由于电动机的转速是由生产厂家设定的，是恒定不可调节的，而水流量的计算又由电动机的转速决定。所以这就增加了消耗，造成能源的浪费。水泵拖动电动机的容量选择要满足夏季、高温天气、白天最大制冷量时的供水量要求，但一年中不同季节和昼夜温差变化极大，且医院内每天门急诊人数是变数，医院病房问使用量每天也存在一定变动，加之设计时往往还要考虑输水管路阻力特性不确定等安全系数，使水泵大部分时间处于流量过大的工况下运行，浪费的电能是比较多的。

2节能改造方案

目前所有种类的中央空调的组成主要包括制冷剂回路，外部热交换系统和冷却风机，制冷剂回路可以算得上是中央空调的核心部分，在蒸发室实现冷冻水与制冷剂之间的热交换，使冷冻水的温度降低：在冷凝室实现制冷剂与冷却水问的热量交换，制冷剂温度降低。外部热交换系统由冷冻水循环系统和冷却水循环系统两个循环水系统组成，因此节能改造主要从两个循环水系统人手。

现今，变频节能技术越来越受到人们的重视，将其应用到中央空调上能够有效的降低功率的损耗，起到良好的节能作用，因此采用变频节能控制水泵是非常行之有效的。中央空调的变频节能技术主要是体现在对中央空调循环水泵电动机转速的控制上，由于电动机的转速在出厂时已经固定，所以变频的根本就是对通过电动机的交变电流的控制，通过对交变电流的有效控制，就可实现中央空调的节能效果，其超载能力也会得到提升：要使电动机能够输出与外界环境温度相匹配的转矩就调节变频器的实际输出频值，该输出频值是由电源的供电频值降低所得到的，变频节能技术的使用就能夠使电动机的工作转速在一个可控范围内，根据外界环境的变换而进行随动变化。

一般来说，水泵属于二次方律负载，工作过程中消耗的功率与转速的三次方成正比，因为此时水泵主要用途是供水，但中央空调的循环水系统中工作的水泵，所用的水是不消耗的，从水泵流出的水又将流回水泵的进口处，而且医院的综合大楼多为高层大楼，回水管道本身具有一定的动能和位能，将反馈到水泵的进水口，在循环水系统中，水在封闭的管路中具有连续性，即使水泵的转速很低，循环水也能在管路中流动，水泵转速只是改变水的流量，且成正比关系，所以循环水系统里，水泵的功率与转速的二次方成正比，

由此可知，通过调节电源供电电流的频率对调节电动机的转速效果较好，冷冻水冷却水循环系统的变频控制的实现，是根据冷冻水冷却水温差的变化来对水流量进行调节的，也是对电动机转速的调节，为此在出水和回水管道上分别安装温度传感器，出水和回水的温差变化决定了电动机转速的变化，当冷冻水温差较大时，说明病房内温度较高，或者说病房间数量此时使用较多，则泵水量应该适当的增加，即通过变频器控制使电动机转速应该得到提高，当温差小时，则变频器控制电动机的转速就需要适当的降低，变频技术对电动机转速的适时调节要比阀体对流量的调节更加节能，中央空调的故障率也能降低不少进而使中央空调的运转工况得到极大改善。

3节能计算分析及优点

采用变频调速控制后，当水泵转速下降10%，也就是水泵频率从50Hz降为45Hz，循环水泵功率P₄₅=0.9²P₂₀=0.81P₅₀，当水泵转速下降20%，也就是水泵频率从50Hz降为40Hz，循环水泵功率P₄₀=0.8²P₅₀=0.64P₅₀，医院中央空调冷冻及冷却循环水泵，正常工作时采用30kW离心水泵各2台，总功率是120kW，采用变频调速后，如频率为40Hz供电，耗电功率将降为76.8kW，节能效果是相当可观的。

另外定速控制水泵启动及停机时，我们经常会碰到压力冲击较大将使管壁受力而产生振动及噪声，这就是由于水锤效应缘故，它可能会破坏管道上阀门和其他固定件：因变频器是软启动方式，采用变频调速后，可以通过预置水泵升速时间来延长启动时间，使动态转矩大为减少，在停机过程中，同样可以通过对降速时间来延长水泵停机的过程，也使动态转矩大为减少，从而彻底消除水锤效应。水泵整个工作过程中平均转速下降、平均转矩的减小等原因，使水泵叶轮承受应力大也为减小：轴承的磨损也大为减小，所以采用变频调速后，水泵的工作寿命将大大延长。

[责任编辑：王伟平]