我國(guó)是能源大國(guó)，但由于人口眾多，人均占有量缺比較低。所以，如何降低能源的消耗，提高能源使用率是我們面臨的主要問題。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，空調(diào)已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶的生活當(dāng)中，空調(diào)用電占國(guó)民用電總量的比例在不斷攀升，因而，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能有著重要的意義。同時(shí)，在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及設(shè)備選型中均以最大負(fù)荷作為設(shè)工況，市實(shí)際運(yùn)行中空調(diào)負(fù)荷則隨多種因素而變化，最小時(shí)甚至還不到設(shè)計(jì)負(fù)荷的10％，存在很大的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。因此，空調(diào)系統(tǒng)如何適應(yīng)在低負(fù)荷下高效節(jié)能運(yùn)行及在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能選配就成為空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵。
  1.中央空調(diào)變頻技術(shù)分析
  在中央空調(diào)系統(tǒng)中，各種類型和不同功能的風(fēng)機(jī)水泵的容量是根據(jù)建筑物最大設(shè)計(jì)冷熱負(fù)荷設(shè)計(jì)選定的，并留有一定的設(shè)計(jì)余量。由于四季的變化，陰晴雨雪及白天與黑夜時(shí)，外界溫度不同，使得中央空調(diào)的冷熱負(fù)荷在絕大部分時(shí)間時(shí)遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)荷低。也就是說，中央空調(diào)實(shí)際大部分時(shí)間運(yùn)行在低負(fù)荷狀態(tài)下。各種風(fēng)機(jī)水泵一年四季在工頻狀態(tài)下全速運(yùn)行，采用節(jié)流或回流擋板等方式來調(diào)節(jié)流量和風(fēng)量，產(chǎn)生大量的節(jié)流或回流損失，因此造成了能量的較大浪費(fèi)。隨著科技的發(fā)展，變頻器已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，其較高的性價(jià)比和成熟的技術(shù)，在中央空調(diào)的各種風(fēng)機(jī)水泵等電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中接入變頻系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量和壓力以及溫度等參數(shù)的變化以取代閥門控制流量，將取得顯著的節(jié)能效果。
  2.變頻控制節(jié)能原理
  2.1變頻節(jié)能。
  由流體力學(xué)可知，P（功率）=Q（流量）×H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時(shí)軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：一臺(tái)水泵電機(jī)功率為55KW，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時(shí)，（運(yùn)行頻率為40HZ，額定頻率為50HZ）其耗電量為28.16KW，省電48.8％，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時(shí)，其耗電量為6.875KW，省電87.5％。
  2.2功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能。
  無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重，由公式P=S×COSФ，Q=S×SINФ，其中S在功率，P有功功率，Q無功功率，COSФ功率因數(shù)，COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵電機(jī)的功率因數(shù)在0.6～0.7之間，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，COSФ≈1，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。
  2.3軟啟動(dòng)節(jié)能。
  由于電機(jī)為直接啟動(dòng)或Y/D啟動(dòng)，啟動(dòng)電流等于4～7倍的額定電流，這樣會(huì)對(duì)機(jī)電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門的損害極大，對(duì)設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。綜上所述，對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)進(jìn)行變頻改造，是提高系統(tǒng)自動(dòng)化程度和節(jié)能的最好途徑。3.變頻節(jié)能控制應(yīng)用原理
  3.1冷凍水泵變頻控制。
  中央空調(diào)冷凍水泵的額定流量是根據(jù)空調(diào)滿負(fù)荷工作設(shè)計(jì)的（且留有裕量），空調(diào)主機(jī)大部分時(shí)間沒有達(dá)到滿負(fù)荷，這時(shí)就可以通過變頻器調(diào)速器來調(diào)節(jié)冷媒水泵的轉(zhuǎn)速，降低冷凍水泵的循環(huán)流量，提高供回水溫差，從而達(dá)到節(jié)能目的。水泵的節(jié)能是在維持主機(jī)高效率的條件下進(jìn)行的，中央空調(diào)冷凍出水溫度與冷凍的回水溫度設(shè)計(jì)溫差為5℃（出水7℃，回水12℃），采用在冷凍水的回水管路上安裝溫度傳感器、PID智能溫控器和變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過冷凍水的回水溫度與設(shè)定值（12℃）的差值，即控制可使冷凍水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于負(fù)載的變化而變化。同時(shí)變頻器設(shè)有下限值，下限的設(shè)置考慮了主機(jī)及最不利的末端仍能有效的工作。據(jù)測(cè)試，在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)適當(dāng)降低流量，如70%流量時(shí)，水泵輸入功率約只需工頻運(yùn)行功率的40%，即節(jié)電60%。
  3.2冷卻水泵變頻控制。
  中央空調(diào)的冷卻水泵控制原理與冷凍水泵相類同，當(dāng)空調(diào)負(fù)荷低或冷卻水散熱效果好時(shí)，也可以通過變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，降低冷卻水的循環(huán)流量，提高供回水溫差，從而達(dá)到節(jié)能目的。由于冷卻水溫度取決于環(huán)境溫度和冷卻塔的散熱效果，只需控制冷卻出水的溫度，即提高制溫差。采用在出水管上安裝溫度傳感器，PID智能溫控器和變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，冷卻水出水溫度控制在35℃。與冷凍泵一樣變頻器設(shè)有下限值，保證主機(jī)仍能正常的工作，而且整個(gè)系統(tǒng)處于最佳的節(jié)能狀態(tài)下。據(jù)測(cè)試，在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)適當(dāng)降低流量，如70%流量時(shí)，水泵輸入功率約只需工頻運(yùn)行功率的40%，即節(jié)電60%。
  3.3冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻控制。
  風(fēng)機(jī)功率一般都較小，節(jié)電不如水泵明顯。但風(fēng)機(jī)采取變頻控制有助于冷卻水恒溫。冷卻塔風(fēng)扇低轉(zhuǎn)速運(yùn)行還能大幅度減少漂水，節(jié)省水源、延緩水質(zhì)劣化、減小水霧及風(fēng)機(jī)噪音對(duì)周圍的影響。
  4.結(jié)束語(yǔ)
  凈化中央空調(diào)能滿足藥品生產(chǎn)過程中除去粉塵，來防止藥物的交叉污染和大氣環(huán)境污染，所以其在制藥廠的凈化中應(yīng)用較為廣泛。而如何解決該系統(tǒng)的能耗問題成為工程科學(xué)工作者重要課題。本文通過就某制藥廠凈化中央空調(diào)系統(tǒng)采用來探討其節(jié)能方案的經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐表明，作為凈化中央空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分，風(fēng)管的設(shè)計(jì)布置和其密封同凈化中央空調(diào)的能耗具有密切聯(lián)系；同時(shí)應(yīng)當(dāng)積極采用先進(jìn)的設(shè)備和前沿的技術(shù)手段，例如采用了變頻控制風(fēng)機(jī)和PID控制的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)可以節(jié)約電能20%以上，最后在凈化中央空調(diào)運(yùn)行過程中采用合理的管理控制手段，也能起到非常客觀的節(jié)能效果。