DC220在中央空调节能改造中的应用

应用背景

中央空调系统是一个庞大的设备群体，大量的统计结果表明，空调系统所消耗的电能，约占楼宇电耗的40—60%。就任何建筑物来说，选用空调系统都是按当地最热天气时所需的最大制冷量来选取择机型的，且留有 10%—15%的余量，各配套系统按最大负载量配置，这种选择不是最合理的。 在组成空调系统的各种设备中，水泵所消耗的电能约占整个空调系统的四分之一左右。早期空调的水泵普遍采用定流量工作，能源浪费非常严重。而实际运行时，中央空调的冷负荷总是在不断变化的，冷负荷变化时所需的冷媒水、冷却水的流量也不同，冷负荷大时所需的冷媒水、冷却水的流量也大，反之亦然。

而根据一项对中空调机组运行状态进行分析的权威调查显示，中空调机组90%的运行时间处于非满负荷运行状态。而冷冻水泵、冷却水泵以及风机在此90%的时间内仍处于100%的满负荷运行状态。这样就导致了"大流量小温差"的现象，使大量的电能白白浪费。

中央空调系统的构成及工作原理

中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和散热水塔组成，其系统结构如下图所示：

图1 中央空调原理

制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻水泵将冷冻水送到各风机风中的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。经蒸发后制冷剂在冷凝器中释放出热量，与冷却循环水进行热交换，由冷却水泵将带来热量的冷却水泵到散热水塔上由水塔风扇对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。

空调系统在实际运行时，随着时间不同、使用空间以及气温变化，绝大多数时间内，实际需要的冷负荷低于设计值，但冷冻水泵和冷却水泵由工频控制，处于100%的满负荷运行状态，浪费大量电能。

改造方案工作原理

在原中央空调系统中增加DC220温差控制器、变频器控制冷冻水泵及冷却水泵，其系统结构如下图所示。

DC220温差控制器对中央空调冷媒水、冷却水的进出口水温进行检测，并根据实际的温差值控制变频器调整冷冻泵、冷却泵的工作状态（主要是转速），使系统冷媒流量跟随负荷的变化而同步变化，从而在确保中央空调系统能够满足人体对舒适度的要求的前提下，保证空调系统的能效率（COP值）总是处在最优化的节能运行状态，以此大幅度的降低系统能源消耗。

DC220温差控制器可以采用PID控制方式，使进出水温差控制在一个恒定值，也可以采用纯比例控制方式，此时将积分微分参数设置为OFF，冷却水泵和冷冻水泵的工作频率与温差成比例。这两种方案都能达到理想的节能效果。

图2. DC220温差控制器在中央空调系统中的应用