作者：伟德官网 日期：2025-12-20 浏览： 来源：伟德APP下载

随着经济发展和生活水平提升，中央空调在酒店、写字楼、商场、医院等场所广泛应用。其系统通常包含制冷压缩机组、冷冻水与冷却水循环系统、冷却塔风机和盘管风机等部分。设计容量往往留有较大裕量，实际运行时难以随季节、昼夜、人员变化等因素灵活调整，导致设备长期在满负荷状态运行，能源浪费严重。尽管系统引入了闸阀、挡板等节流措施，实际电能消耗仍占较大比重，水泵的耗电在整个空调系统中占比显著，因此在低负荷条件下对主压缩机、水泵与风机的节能仍具有重要经济意义。

中央空调系统的工作原理与组成

中央空调由三大核心部分组成：主机单元、冷冻水循环系统和冷却水循环系统。按照负载性质，系统可分为两类：

- 恒转矩负载（如螺杆或离心式制冷主机压缩机），其轴向转矩有明确下限，转速与功率关系接近线性。

- 平方转矩负载（如冷却循环水泵、冷媒循环水系统、风机等），轴功率随转速的关系更接近三次方，转矩需求不严格，节能潜力存在差异。

制冷压缩机的节能调节

以蒸汽压缩式循环为例，螺杆压缩机的功率可通过变频降低转速来实现无极调速，理论范围通常覆盖10%到100%的输出。当负荷超过50%时，功率与负荷呈线性关系；低于40%时，实际功耗往往高于线性预测，导致在低负荷区段的节能效果受限。因此一般认为对制冷压缩机进行额外改造的节能收益有限，压缩机本身的自我调节特性已较完善，额外的变频改造并非首选。

风机与水泵的节能调节

依据流体动力学，离心设备的输出流量与转速成正比，输出压力与转速平方成正比，输出功率与转速三次方成正比。因此降低转速可以带来显著的功率下降。例如，将电源频率从50 Hz降至45 Hz时，泵功率约降至原始的0.729倍，降至40 Hz时约降至0.512倍。判断是否具备节能潜力，需要结合系统实际需求、设备容量、扬程与流量的偏差以及温度差等指标。

为避免“闷泵”或断流，应通过实时温度数据和智能控制器来引导变频器的输出，确保最低工作扬程和流量在设定范围内，同时通过温度差控制实现更精准的运行调节。通常冷冻循环泵采用实时采集进出水温差，输出模拟信号给变频器，使泵的转速随温差变化而调整，以维持稳定供水并实现节能。

变频节能系统电路控制改造要点

改造通常使用高性能通用变频器，并需配套独立的电控柜来实现“市电/节电备用”切换。关键设置要点包括：

- 控制指令与运行模式的逻辑配置

- 运行频率上限与下限的设定

- 反转禁止、自由停车、平方转矩曲线等参数的设定

- 正转运行、两线制控制、故障输出、PID键控等保护与控制模式

- PID参数（比例、积分、微分、采样周期、偏差极限等）的调整以实现室内温控的闭环调节

通过这些设定，使变频系统能够在多工况下实现平稳调速、快速响应与可靠保护。

实际设备工况与控制策略

1. 冷冻循环泵的闭环控制（以进出水温差为依据）

标准冷冻水进出温度一般为12℃/7℃，允许的温差通常为5℃。当实际温差较小（如2℃）时，实际供水需求仅占理论需求的一部分。通过变频控制，将泵速稳定在一个较低的工作区间（通常约占额定转速的40%~50%），即可在保障末端设备供水的前提下显著降低能耗。以冷冻水回水温差为控制信号，智能控制器按需调频，确保系统在最低扬程下仍能满足制冷需求。

2. 制热模式下冷冻水泵的闭环控制

热泵制热时，冷冻水泵的控制策略与制冷模式相似，需通过温差或热负荷的变化进行闭环调速，以达到节能效果。

3. 冷却循环水泵的开环/温差控制

冷却循环系统的进出水温差通常在4–8℃之间，冷却塔进出水差约为3–5℃。通过在进出水管道安装温差传感器，以出水温与回水温的差值为控制依据，动态调节冷却泵转速。温差增大时提高转速以增强冷却效果，温差减小时降低转速以节省能耗。与单纯回水温度控制相比，使用温差控制通常能带来更显著的节能效果。

4. 盘管风机的变频控制

每个房间通常配置一套盘管风机，额定功率较低但对室内舒适性有重要作用。通过变频调速，房间温度在冬季可更稳定，能耗显著降低，噪声也明显下降。常见效果包括在对比工频运行时，日均电量显著下降，且舒适度明显提升。

5. 冷却塔风机的变频控制伟德APP

多套系统采用两台风机的冷却塔，以前多直接启动、全速运行，缺乏对进水温度的实时响应，导致能源浪费。应用变频调速后，可基于进出水温度的控制区间实现比例式调节，能耗通常降至工频启停控制的40%左右，甚至在一些配有蓄水池的系统中达到更高的节省比例（常见在40%到50%以上）。

变频节能系统的显著特点

- 界面直观，参数显示清晰，操作便捷；传感器多为数字化显示，设定与监控更为便捷。

- 系统具备多种保护功能（过流、过载、过压、过热等）与故障报警，确保供水与制冷系统的稳定运行。

- 引入软启动与无极调速，显著降低电机和泵的机械磨损，延长系统寿命。

- 通过PID闭环控制实现温度稳定，提升室内舒适度。

结论

当前中央空调节能改造的市场潜力广阔，已有大量系统尚未进行任何节能改造，存在显著的能耗提升空间。将变频技术应用于中央空调系统，能够提升自动化水平、降低能耗、减少对电网冲击，并延长设备与管路的使用寿命，具有重要的经济与社会意义。通过对各子系统的差异化改造与智能化控制，可以在保证系统可靠性与舒适性的前提下，达到更高的能效水平。

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