摘要：中央空调系统在设计时是按天气最热、负荷最大计算的，并留10-20%的设计余量。然而实际上绝大部分时间中央空调是不会运行在满负荷状态下，存在较大的富余，尤其是春秋两季更明显。中央空调的冷冻主机是可以根据负载变化随之加载或减载，但冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节，这就造成了能源的很大浪费。
关键词：中央空调，节能，改造
本人有幸主持参与了顺联国际购物中心中央空调系统的冷冻水泵和冷却水泵节能改造，并取得良好的效果，现就有关的改造情况介绍如下：
顺联国际购物中心是一家经营品牌产品、名优产品的大规模的综合商场，其购物环境、舒适度要求高，室内温度需控制在22～24℃。商场安装了一台750冷吨开利中央空调机组，其中冷冻泵三台75KW水泵，冷却泵三台75KW水泵。中央空调是国际购物中心里的耗电大户，每年的电费中空调耗电占60%左右，因此中央空调的节能改造显得尤为重要。
一、水泵节能改造的原理
由水泵的工作原理可知：水泵的流量与其转速成正比；水泵扬程与其转速的平方成正比，而水泵的轴功率等于流量与扬程的乘积，故水泵的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比），
即：Q∝nH∝n2P∝n3
变频器能根据冷冻水泵和冷却水泵负载变化随之调整水泵电机的转速，在满足中央空调系统正常工作的情况下使冷冻水泵和冷却水泵作出相应调节，以达到节能目的。水泵电机转速下降，电机从电网吸收的电能就会大大减少。
减少的功耗△P=P0〔1-(N1/N0)3〕①式
减少的流量△Q=Q0〔1-(N1/N0)〕②式
其中：N1为改变后的转速，N0为电机原来的转速，P0为原电机转速下的电机消耗功率，Q0为原电机转速下所产生的水泵流量。
由上式可以看出流量的减少与转速减少的一次方成正比，但功耗的减少却与转速减少的三次方成正比。
例如：假设原流量为100，耗能也为100。如果转速降低10，由②式得减少的流量△Q为10，由①式得减少的功耗△P为27.1，即比原来减少27.1%。
二、水泵节能改造的方案
根据该中央空调系统的配置情况，对冷却水系统，冷冻水系统进行变频控制改造，控制方式采用变频器一拖三带软起动器，控制信号采用温度自动闭环调节。即用温度传感器对冷却水的水温、冷冻水温差的进行采样，并转换成电信号（一般为4—20mA）后送至变频器,变频器将该信号与设定值进行比较运算后决定变频器输出频率，改变冷冻水泵、冷却水泵的运行转速，达到节能目的。
1．系统主回路
冷冻、冷却系统主回路：如图
2．冷冻系统工作原理
在制冷模式下，在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁定，变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减。机组变频启动时，回水温度高于设定温度，变频器起动1号电机（KMA、1KM1闭合），当电机正常运行后，将其切换到工频运行（闭合1KM2，断开KMA、1KM1）；变频器检测回水温度，如果回水温度高于设定温度，变频器升频运行2号电机（KMA、2KM1闭合），直至2号电机工频运行（闭合2KM2，断开2KM1），变频器升频运行3号电机（3KM1闭合）；反之，2台主电机全部工频运行时，如果回水温度低于设定温度，变频器降频运行，当变频器运行到切换下限时，如果回水温度低于设定温度，变频器将运行时间最长的工频电机停止（断开1KM2），变频器升频运行一段时间后，检测回水温度低于设定温度，变频器降频运行，直至全部工频电机停止，变频器运行到低于切换频率下限时，以锁定的下限频率运行。制热模式下的原理相似，在此不累述。软起动器起动作为工频运行方式备用。以上两种种方式冲击电流较小，对电网基本无影响，还可以消除“水锤效应”，在中大型供水系统中得到广泛的应用。
3．冷却水系统的闭环控制
在保证冷却塔有一定的冷却水流出的情况下，通过控制变频器的输出频率来调节冷却水流量，当中中央空调冷却水出水温度低时，减少冷却水流量；当中中央空调冷却水出水温度高时，加大冷却水流量，从而达到在保证中中央空调机组正常工作的前提下达到节能增效的目的。
先确定一个冷却泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁定。变频冷却水泵的频率是取冷却管进、出水温度差和出水温度信号来调节，当进、出水温差大于设定值时，频率无极上调，当进、出水温差小于设定值时，频率无极下调，同时当冷却水出水温度高于设定值时，频率优先无极上调，当冷却水出水温度低于设定值时，按温差变化来调节频率，进、出水温差越大，变频器的输出频率越高；进、出水温差越小，变频器的输出频率越低。
三、中央空调节能改造的效果
通过对冷冻、冷却系统的节能改造，取得了以下三方面的效果：
1．改善了空调机组的控制性能
空调机组的水泵设备通过节能改造后，冷冻、冷却系统运行稳定，抗干扰能力强，高效节能，保护功能完善，运行操作简单安装方便，实现了原系统与变频运行双回路控制、切换。原系统由Y-△启动改为软启动器起动，保证水泵电机平稳启动、低噪音，环保效果显著。
2．节电效果显著
对本次中央空调的冷冻、冷却系统节能效果进行测试。在冷冻泵、冷却泵分别装电度表，实测工频（改造前）和变频（改造后）两种运行模式下的耗电情况，计算出节电率。测试时的气温不高（26℃），中央空调的负荷轻。
①中央空调节能测试记录
节电率：冷冻泵系统(84.15-51.95)/84.15X100%=38.26%
冷却泵系统(59.75-27.65)/59.75X100%=53.72%
②测试结果分析及评价：
