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**空調冷凍及冷卻水幫浦變頻調速設計方案及可行性研究報告
一、 概述
在**空調系統中冷凍水幫浦和冷卻水幫浦的容量是按照建築物最大設計熱負載選定的，且留有餘量，而運**況是一年四季長期在固定的最大水流量下工作。由於季節、晝夜和使用者負荷的變化，實際空調熱負載在絕大部分時間內遠比設計負載低，如圖1所示是一建築物的實測熱負載率變化的情況。由圖1可見，與決定水幫浦流量和壓力的最大設計負載（負載率為100%）相比，一年中負載率在50%以下的小時數約佔全部執行時間的50%以上。
一般冷凍水設計溫差為5-7℃，冷卻水的設計溫差為5℃，在系統流量固定的情況下，全年絕大部分執行時間溫差僅為1.0-3.0℃，即在低溫差、大流量情況下工作，從而增加了管路系統的能量損失，浪費了水幫浦執行的輸送能量。
一般空調水幫浦的耗電量約佔總空調系統耗電量的20-30%，故節約低負載時水系統的輸送能量，具有很重要的意義。因此，隨熱負載而改變水量的變流量空調水系統顯示了其巨大的優越性，而得到越來越廣泛的應用。採用變頻器調節幫浦的轉速可以方便地調節水的流量，根據負載變化的反饋訊號經pid調節與變頻器組成閉環控制系統，使幫浦的轉速隨負載變化，這樣就可以實現節能，其節能率通常年平均都在40%以上。
對於冷凍水幫浦、冷卻水幫浦來說，流量q與轉速n成正比，溫差△t與轉速n成反比，揚程h與轉速n的二次方成正比，而軸功率p與轉速n的三次方成正比（見表1），從表中我們可以看出上述幾個量的變化關係：
表1顯然，變流量控制系統的節能效果是十分突出的，請見圖2的比較曲線：
圖2 節能效果圖
二、 控制原理
(a) 對於恆流量的冷凍水系統，其冷凍水進水溫度隨主機製冷量變化而變化，在冷凍水出水溫度不變情況下，進水溫度過小時，將會造成水幫浦能量的大量浪費。採用變頻控制的變流量冷凍水系統，為保證冷凍水溫度使主機和冷凍幫浦系統始終執行在最佳高效節能狀態，我們取蒸發器入口處冷凍水溫度作為控制引數。採用溫度感測器、pid溫度調節器和變頻器及冷凍水幫浦組成閉環控制系統，冷凍水溫度控制在t1(例如11℃)。
使冷凍水幫浦轉速相應於熱負載的變化而變化，保持冷凍水溫度在設定值不變，水幫浦電機節能量最大。（其控制原理圖見圖3）
(b) 對於恆流量的冷卻水系統，其冷卻水進、出水溫差隨主機製冷量的變化而變化，當溫差過小時會造成水幫浦能量的大量浪費，採用變頻控制的變流量冷卻水系統，為保持冷卻水溫差使冷卻幫浦和主機始終執行在高效節能狀態，我們取冷凝器兩側冷卻水的溫度，作為控制引數，採用溫度感測器、pid溫差調節器和變頻器及冷卻水幫浦組成閉環控制系統，冷卻水溫差控制在△t2（例如：5℃），使冷卻水幫浦的轉速相應於熱負載的變化而變化，而冷卻水的溫差保持在設定值不變，使系統在滿足主機工況不變條件下，冷卻水幫浦系統節能最大。（其控制原理圖見圖4）
三、 本系統主要特點
▲ 採用變頻閉環控制電機，可按需要進行軟體組態並設定溫度進行pid調節，使電機輸出功率隨熱負載的變化而變化，在滿足使用要求的前提下達到最大限度的節能。
▲ 由於降速執行和軟啟動，減少了振動、噪音和磨損，延長了裝置維修週期和使用壽命，提高了裝置的mtbf（平均故障維修時間）值，並減少對電網衝擊，提高了系統的可靠性。
▲ 先進的設定和監控及調節功能改善了系統執行特性使系統使用方便。
系統具有各種保護措施，使系統的運轉率和安全可靠性大大提高。
四、 關於冷凍水末端壓力問題
冷凍水幫浦降低流量降低轉速執行，人們擔心會不會影響供水末端壓力不足，導致缺水現象，實際上，由於轉速降低雖然會使水幫浦供水壓力降低，然而管道特性的壓力損失也會隨流量減少而減少，即需要的壓力也會減少，供水壓力與轉速的二次方成比例降低，
需要壓力（管道損失）則與流量的二次方成比例減少，二者可以相互補償。許多單位的實踐也證明了這一點。
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