2、中央空调系统工作原理

2.1中央空调主机

主机部分由压缩机、蒸发器、冷凝器及冷媒（制冷剂）等组成，其工作原理如图所示。

低压气态冷媒被压缩机加压进入冷凝器并逐渐冷凝成高压液体。在冷凝过程中冷媒会释放出大量热能，这部分热能被冷凝器中的冷却水吸收并送到室外的冷却塔上，最终释放到大气中去。随后冷凝器中的高压液态冷媒在流经蒸发器前的节流降压装置时，因为压力的突变而气化，形成气液混合物进入蒸发器。冷媒在蒸发器中不断气化，同时会吸收冷冻水中的热量使其达到较低温度。最后，蒸发器中气化后的冷媒又变成了低压气体，重新进入了压缩机，如此循环往复。

2.2 冷冻水循环系统

从主机蒸发器流出的低温冷冻水，由冷冻泵加压送入冷冻水管道（出水），进入室内进行热交换，带走房间内的热量，最后回到主机蒸发器（回水）。室内风机用于将空气吹过冷冻水管道，降低空气温度，加速室内热交换。

2.3冷却水循环系统

该部分由冷却泵、冷却水管道、冷却水塔及冷凝器等组成。冷冻水循环系统进行室内热交换的同时，必将带走室内大量的热能。该热能通过主机内的冷媒传递给冷却水，使冷却水温度升高。冷却泵将升温后的冷却水压入冷却水塔（出水），使之与大气进行热交换，降低温度后再送回主机冷凝器（回水）。

3、中央空调系统节能潜力

中央空调对使用单位来说是耗电较大的设备，在有些商厦中，空调耗电占到总用电量的60%左右，因此中央空调的节能具有较大的经济效益。

（1）中央空调系统在设计时，一般是按当地最热天气时所需的最大制冷量来选择机型的，并且留10％～20％设计余量。然而，实际上绝大部分时间空调不会运行在满负荷状态下，因此存在较大的富余，中央空调系统的部分节能潜力就来自于此。

（2）由于冷热负荷随气温变化而变化，所以中央空调系统的冷冻主机应该根据负载变化随时加载或减载，而冷冻水泵和冷却水泵也应随负载变化作出相应调节，否则就会造成很大的浪费。在中央空调系统中，冷冻水泵和冷却水泵的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的，且留有一定的设计余量。为了适应负荷变化，通常采用节流或回流的方式来调节流量，因而产生大量的节流或回流损失，且对水泵电机而言，由于仍在工频下全速运行，因此造成了能量的浪费。

（3）中央空调机组和众多的风机盘管，随时都在调节过程中，冷冻水使用量也处在不断变化的过程中。如果没有自控措施，系统压力会很不稳定，甚至使系统不能正常工作。一般传统做法是在冷冻水的分水缸和集水缸之间加装一套压力旁通控制装置，水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成。这样做，虽然也能解决压力平衡问题，但很不经济，不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象，不仅大量浪费电能，而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。

（4）由于水泵采用的是Y—△ 启动方式，电机的启动电流均为其额定电流的5～7倍，一台90kW电动机的起动电流可达到500A以上，在如此大的电流的冲击下，接触器、电动机的使用寿命会大大下降，同时，起动时的机械冲击和停泵时水锤现象，容易对机械零部件、轴承、阀门、管道等造成破坏，从而增加维修工作量和备品、备件费用。

综合以上原因，为了节约能源和费用，需对中央空调系统进行节能改造，以便达到节能和延长使用寿命的目的。

4、中央空调运行节能控制系统

中央空调运行节能控制系统以计算机、PLC、变频器、传感器、阀门等硬件为核心，集成了闭环控制技术、PID运算，对冷冻水循环、冷却水循环、冷却塔及新风处理等系统进行全面的优化调节，使中央空调系统运行在最佳状态，从而节省大量电能。

4.1中央空调运行节能控制系统的组成

中央空调运行节能控制系统由中央空调主机调节、冷冻水调节、冷却水调节、新风调节、数据采集等子系统组成。通过对中央空调系统运行参数的监测，结合室温和末端温度的变化，控制中央空调系统变负荷运行，达到保证制冷（热）质量、降低电能消耗的目的。

4.2中央空循环水系统的节能调节

中央空调系统由冷冻水循环系统、冷却水循环系统及冷却塔风机系统等部分组成

当制冷（热）机的负荷发生变化时，冷冻水、冷却水的需求量和冷却塔的冷却风量也将发生相应的变化，必须做出相应的调节。

由于水循环系统动力来自于交流电机拖动的水泵，按照传统设计，这些水泵均运行在定流量状态，不能根据负荷的变化来调速运行，因此浪费大量电力。本系统采用变频调速技术通过改变水泵的转速（即改变流量），更好地解决压差平衡，大大地节约电能损耗。

4.3数据采集及控制单元

基于PLC控制系统，实现中央空调水系统真正意义上的变温差、变压差、变流量运行，使控制系统具有高度的跟随性和应变能力，以获得最佳的控制效果。

（1）对冷冻水循环系统的控制

当环境温度、空调末端负荷发生变化时，各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化，流量计、压差传感器和温度传感器将检测到的这些参数送至控制器，并输出调节各电动阀门及变频器输出频率，控制冷冻水泵的转速，改变其流量，使冷冻水系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在最优值。

（2）对冷却水循环系统及冷却塔风量的控制

本系统对中央空调冷却水及冷却塔风量的调节控制，当环境温度、空调末端负荷发生变化时，中央空调主机的负荷率将随之变化，系统的最佳转换效率也随之变化。控制器依据所采集的空调系统实时数据调节电动阀门，使冷却水达到最佳进、出口温度，并与检测到的实际温度进行比较，动态PID调节冷却水的流量和冷却塔风量，保证中央空调系统在各种负荷条件下，均处于最佳工作状态，从而实现中央空调系统能耗最大限度的降低。

5、中央空调运行节能控制系统的效果

（1）运行安全、稳定、可靠，功能指标到达设备技术要求；

（2）直观显示运行参数、自动化程度较高，能及时、准确地自动跟踪末端空调负荷运行；

（3）实现了空调泵组的软启动、软停止、运行平滑稳定，较大地改善了设备的启停性能和运行磨损；

（4）系统具有强大的管理功能和安全保护功能，确保整个空调系统优化、安全

的运行；

（5）实现了中央空调系统最大限度的节能。