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中央空调变频节能改造的设计与应用效果分析

内容摘要

中央空调作为现代化大型建筑不可或缺的物品，由于其具有较高的设备容量、较高的能耗等特点，因此其成本也较高。在当前社会注重节能减排、环境保护的前提下，提升中央空间的运行效率，降低系统成本和能耗成为我们面临的挑战。因此本文对中央空调变频节能进行改造设计。

本文主要围绕国内外空调变频控制系统发展现状、中央空调变频节能改造原理、中央空调变频控制系统及中央空调变频改造方案分析四部分进行概述，以某办公大厦为例，在原冷却水泵和冷藏水泵的基础上，使用了两个分别具有80kW和65kW发动机功率、控制泵变换频率的系统，系统运行几个月后发现其运行良好，节能效果可达百分之九十，实际工作频率为22.5~17Hz，冬季手动调整可将工作频率降低到19Hz，以一定的控制速度比正常工作节能效果更好。变频器在工作领域的广泛流通和广泛用途从而实现节能减排、能耗降低、生产成本降低的目标。它具有一定的实用价值。

关键词：中央空调；变频；节能

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

1绪论 3

1.1课题的背景及意义 3

1.2国内外发展现状 3

1.2.1国外空调变频控制系统发展现状 3

1.2.2我国空调变频控制系统发展现状 4

1.3论文主要工作 5

2中央空调变频节能改造原理 5

2.1中央空调的工作原理 5

2.2中央空调变频节能原理 7

3中央空调变频控制系统 7

3.1中央空调变频控制系统构成 7

3.2中央空调变频控制系统原理图 7

4中央空调变频改造方案分析 14

4.1变频改造后的运行分析 14

4.2变频改造后的节能分析 17

5结论 18

参考文献 18

1绪论

1.1课题的背景及意义

世界能源危机也对建筑业的发展形成了重要影响[1]。能源的合理利用与新能源开发也越来越引起广泛重视，全国各地政府纷纷投入了相当多的人力、材料和财力资源，以建设一些对供暖、通风和空调节能情况具有更高要求的建筑物。为使住宅的环境得到提高，住宅区内(如公寓、别墅和外室用房)也开始大量使用集中空调，尤其是在高层居住区、商务办公室、公共建筑、宾馆等，越来越多地供应了中央空调系统。

目前我国中央空调的系统设计不是很理想[2]。通常情况下，我们会在中央空调系统所需的最大负载量的基础上保留一定的预留量。实际上，建筑物中央空调的负荷是由温度、环境湿度和内部工作人员的数量决定的，一年只需要很少时间的最大负载。由此可以看出，空调系统在大部分时间在负载不足的条件下工作。从相关数据可以看出[3]，全国各地各种类型的集中空调系统每年的运行效率都很低，在75%的时间里，空调的运行负荷不到结构的一半。目前，国家中央空调普遍使用工频工作的方式，它们无法按照实际负荷的变化来改变泵机和风机的速率以改变实际负荷，因此消耗了很多不必要的能源。因此中央空调的变频及节能系统还有很大的改进空间。与此同时，我国改善中央空调控制的技术也有很大的需求市场。

1.2国内外发展现状

1.2.1国外空调变频控制系统发展现状

通过将空调系统转换为变频控制，系统可以降低运营成本。因此，自1973年能源危机以来，许多建筑物在空调系统中广泛使用了自动控制。

在美国家庭建筑中，无论是新窗式空调还是一体式空调，都是通过变频进行频率控制的[4]。美国能源部对商业大楼能耗的一项调查显示[5]，1992年装有空调系统的约53亿平方米建筑物配备了可变频率控制技术，1970年以前的建筑物中约18%配备了自动控制能效系统，占建筑物的35%，这些数值在1980年至1990年期间定为28%。，而1990-1992的两年时间里，58％建筑物都进行了频率控制。归功于仪器技术的发展，美国近年来对加工和节能的要求不断增加。中央空调系统的自动化技术正在迅速发展和完善。目前，已将各取所适、信息交流以及人工智能等优点融于一身。

国外变频调速技术已经比较成熟，运行了10多年，已经成为建筑物的首选方法。当变频调速系统开始在建筑物中使用时，用户更关心系统的稳定性和节能。特别是20世纪80年代，外国科学家注意到，在建立变频控制系统的模型和研究自动控制程序方面取得了良好的成果。

1.2.2我国空调变频控制系统发展现状

在国内空调中使用变频控制技术的系统非常不常见，包括变频控制技术在内，仅占总数的10%，现有空调系统具有节省能源的广阔空间。

上世纪末，国内开始研究变频调速系统。我国研究院主要研究变频调速系统的稳定性，并取得了良好的效果。近年来，清华大学、北京工业大学、大连理工大学等都对频率控制系统进行研究[6]