中央空调系统群控改造的节能技术应用

娄元杰

（许昌烟草机械有限责任公司，河南 许昌 461000）

1 中央空调使用的现状

中央空调是现代工厂不可缺少的设施，由于中央空调功率大，耗能大，支付中央空调所用电费是用户一项巨大的开支。对中央空调加节能装置是降成本增效益的一条捷径。

中央空调系统所有设备的选择都是按最不利工况来选型，有相当的余量。因而在相当一部分时间内，空调系统只是部分负荷运行(例如:每年过渡季节,每天早晚,,一般天气情况等)。而目前情况是冷水机组部分可以根据实际负荷进行自动调节，但是冷却水泵、冷冻水泵却是全功率运行。这是相当不合理的。从节能角度来看，冷冻、冷却水量也应作合理的调整。因此改善水泵运行工况，提高空调水系统运行效率，具有非常重要的意义，而且具有比较好的投资回报收益。

传统的水流量是在末端设置电动两通阀或电动三通阀来调节。此方法虽然降低了系统的流量，但是却大大增加了系统的压力，也就是说增加了系统的管路阻力，致使泵提供的能量大部分被阀门消耗，并且水泵效率降低，因而其节能效果相当有限。根据交流电机的特性，要实现连续平滑的速度调节，最佳的方法就是采用变频器调速，变频器是将标准的交流电转成频率、电压可变的交流电，供给电机并能对电机转速成进行调节的装置。采用变频器进行风机、水泵的节能改造，不仅避免了由于采用挡板或阀门造成的电能浪费，而且还会极大提高控制和调节的精度。

2 中央空调变频改造的可行性分析

通过变频调节改变水泵的转速可达到节能目的，如下图，改变转速即改变了泵的运行特性曲线，而没有改变管路阻力特性。因为当冷量减少时，水量作等比减少。当流量减少时，功率P 以立方关系递减。由此节能效果明显。若流量为80%时，则耗功仅为原来的51%，节约49%。而用调节阀时，仅节约5%左右的能量。也就是说，当流量变化很少的时候，能耗的降低十分可观的。

3 中央空调变频改造的应用

我公司通过Metasys 系统实现对三台每个266kw 空调主机和四台加装变频变频器的功率为45kw 水泵的群控，实现通过以太网连接从中央控制站上直接从冷水机组采集空调系统实际负荷数据，根据实际负荷和室外温度传感器及冷冻水、冷却水温度等综合计算出变频器所需要的信号来调整变频频率，进一步调整水泵转速。群控系统还能够实时显示机组的运行状态、参数、报警信息和控制信息，显示的信息包括：冷冻水进出水温度、冷却水进出水温度、蒸发温度、冷凝温度、油温、油压、压缩机电机状态等。并能实现远程控制主机、水泵等设备开启或停机。

Metasys 系统是由中央操作站网络控制器、直接数字控制器（DDC）等组成，通过Ethernet网（N1网）将中央操作站及网络控制器各节点连接起来，Ethernet/IP 使用标准的网络硬件在网络控制器与用户操作站之间完善地传递信息。同时数字控制器（DDC），将通过现场总线（N2网）连接到网络控制器上，与其它网络控制器上的直接数字控制器及中央操作站保持联系。现场监控设备上的传感器及执行器等连接至以上各直接数字控制器内。从而实现分散控制、集中管理。

该改造系统有以下显著特点：（1）根据系统负荷情况自动调节系统水量，负荷降低时，降低系统流量，节约系统能耗。（2）通过Metasys 系统，直接从冷水机组的内置传感器中采集相关的数据，确保了数据的准确，提高了控制的精度，避免了由于传感器的测量误差而导致的机组异常保护，使机组的可靠性达到最高。（3）实现水温自动重设功能，即通过主机微电脑控制中心内增加的网关和连接到室外的温湿度传感器和相应的软件系统，在室外环境温度降低时，自动提高主机的停机温度，降低主机能耗。（4）在中央控制站的电脑上直接观察水泵的转速、水泵电机的电流等参数。（5）在中央控制站的电脑上能实现远程启动主机、水泵的运行和切换控制，平衡的运行时间，延长主机、水泵的寿命。（6）自动识别水泵是否无水空转，对水泵提供保护。

4 改造后的节能分析

假定开机月份：制冷期4 个月，采暖期3.5 个月运行时间：夏季10小时/天 冬季10小时/天 5 天/周根据运行记录，我们统计了夏季和冬季的耗电情况，结果如下图。

冬季节能量计算：

这样，夏冬季累计节能量为96648 kWh。这部分节电量约占整个空调系统能耗的15%。通过主机群控－组合、优化负荷控制实现冷机部分节能5%，每年总的累计节能量约：140000kwh。

5 结束语

中央空调变频调节系统调节水泵节能效果明显，投资回收快，而且管理方便，是适宜发展和推广的有效节能措施。同时，采用变频系统后，提高电机的效率，改善其运行条件，延长使用寿命；降低电机和冷却塔的噪声。理论和实例证明，中央空调水泵变频调节系统是一项效果显著，安全可靠的节能技术，将给用户带来较大的经济效益。