一、中央空調(diào)和HVAC的應用背景

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　　1、中央空調(diào)的概念

　　中央空調(diào)系統(tǒng)已廣泛應用于工業(yè)與民用領(lǐng)域，在賓館、酒店、寫字樓、商場、住院部大樓、工業(yè)廠房中的中央空調(diào)系統(tǒng)，其制冷壓縮機組、冷凍循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔風機系統(tǒng)等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制熱負載選定的，且再留有充足裕量。在沒有使用具備負載隨動調(diào)節(jié)特性的控制系統(tǒng)中，無論季節(jié)、晝夜和用戶負載的怎樣變化，各電動機都長期固定在工頻狀態(tài)下全速運行，造成了能量的巨大浪費。近年來由于電價的不斷上漲，使得中央空調(diào)系統(tǒng)運行費用急劇上升，致使它在整個大廈營運成本費用中占據(jù)越來越大的比例，加之目前各生產(chǎn)、服務業(yè)競爭激烈，多數(shù)企業(yè)利潤空間不夠理想，因此電能費用的控制顯然已經(jīng)成為經(jīng)營管理者所關(guān)注的問題所在。

　　據(jù)統(tǒng)計，中央空調(diào)的用電量占各類大廈總用電量的70%以上，其中中央空調(diào)水泵的耗電量約占總空調(diào)系統(tǒng)耗電量的20%～40%，故節(jié)約低負載時壓縮機系統(tǒng)和水系統(tǒng)消耗的能量，具有很重要的意義。所以，隨著負載變化而自動調(diào)節(jié)變化的變流量變頻空調(diào)水系統(tǒng)和自適應智能負載調(diào)節(jié)的壓縮機系統(tǒng)應運而生，并逐漸顯示其巨大的優(yōu)越性。采用變頻調(diào)速技術(shù)不僅能使空調(diào)系統(tǒng)發(fā)揮更加理想的工作狀態(tài)，更重要的是通常其節(jié)能效果高達30%以上，能帶來良好的經(jīng)濟效益。
中央空調(diào)系統(tǒng)一般主要由制冷壓縮機系統(tǒng)、冷媒（冷凍和冷熱）循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、盤管風機系統(tǒng)、冷卻塔風機系統(tǒng)等組成。制冷壓縮機組通過壓縮機將制冷劑（冷媒介質(zhì)如R134a、R22等）壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中，冷凍循環(huán)水系統(tǒng)通過冷凍水泵將常溫水泵入蒸發(fā)器盤管中與冷媒進行間接熱交換，這樣原來的常溫水就變成了低溫冷凍水，冷凍水送到各風機風口的冷卻盤管中吸收盤管周圍的空氣熱量，產(chǎn)生的低溫空氣由盤管風機吹送到各個房間，從而達到降溫的目的。冷媒在蒸發(fā)器中被充分壓縮并伴隨熱量吸收過程完成后，再被送到冷凝器中去恢復常壓狀態(tài)，以便冷媒在冷凝器中釋放熱量，其釋放的熱量正是通過循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷卻水帶走。冷卻循環(huán)水系統(tǒng)將常溫水通過冷卻水泵泵入冷凝器熱交換盤管后，再將這已變熱的冷卻水送到冷卻塔上，由冷卻塔對其進行自然冷卻或通過冷卻塔風機對其進行噴淋式強迫風冷，與大氣之間進行充分熱交換，使冷卻水變回常溫，以便再循環(huán)使用。在冬季需要制熱時，中央空調(diào)系統(tǒng)僅需要通過冷熱水泵（在夏季稱為冷凍水泵）將常溫水泵入蒸氣熱交換器的盤管，通過與蒸氣的充分熱交換后再將熱水送到各樓層的風機盤管中，即可實現(xiàn)向用戶提供暖熱風。

　　2、HVAC的概念

　　HVAC的概念包括采暖（Heating）、通風（Ventilation）、空調(diào)（Air Condition），因此與中央空調(diào)相比具有更廣義的概念。HVAC是人與環(huán)境這對矛盾對立統(tǒng)一關(guān)系歷經(jīng)漫長歲月發(fā)展所凝聚而成的一種重要的環(huán)境與保障技術(shù)。HVAC定義如圖1所示。

圖1：HVAC定義

[$page]（1）供暖（Heating）
1）系統(tǒng)組成：熱源、散熱設備、輸熱管道、調(diào)控構(gòu)件等。
2）技術(shù)職能：輸入熱能至空間，補償其熱損失，到達室內(nèi)溫度要求。
（2）通風（Ventilation）
1）系統(tǒng)組成：通風機、進排或送回口、凈化裝置、風道與調(diào)控構(gòu)件等。
2）技術(shù)職能：通風換氣、防暑降溫、改善室內(nèi)環(huán)境、防止內(nèi)外環(huán)境污染。
（3）空氣調(diào)節(jié)（Air Conditioning）
1）系統(tǒng)組成：冷熱源、空氣出來設備與末端裝置、風機、水泵、管道、風口、調(diào)控構(gòu)件等。
2）技術(shù)職能：依靠經(jīng)過全面處理并且適宜參數(shù)與良好品質(zhì)的空調(diào)介質(zhì)與受控環(huán)境空間進行能量、質(zhì)量
的傳遞與交換，實現(xiàn)對室內(nèi)空氣溫度、濕度、速度、潔凈度和其他參數(shù)的按需調(diào)控。
3）系統(tǒng)分類：一次回風、二次回風、全新風。

　　經(jīng)過多年的發(fā)展，HVAC的應用已經(jīng)深入到國民經(jīng)濟的各個部門，對促進經(jīng)濟發(fā)展、提高人民生活水平起到重要保證作用，有時甚至是關(guān)鍵性的保證作用。

　　在HVAC中的節(jié)能觀念并不是以降低環(huán)境或抑制能量需求來換取節(jié)能，而是通過綜合資源規(guī)劃（IRP）方法和能源需求側(cè)管理（DSM）技術(shù)的應用，提高建筑的能量效率，用有限的資源和最小的能量消費代價獲得最大的社會、經(jīng)濟效率，滿足日益增長的環(huán)境需求。

　�。ǘ�）變頻器在中央空調(diào)中的應用

　　同時具有精確控制和大幅度節(jié)能的特點，因此也成為中央空調(diào)系統(tǒng)和HVAC的標準控制手段。
在中央空調(diào)系統(tǒng)中加裝變頻器時要考慮的問題完全不同于工業(yè)應用，一般來說，在裝有中央空調(diào)的高檔公共設施里有大型電子敏感設備，如計算機系統(tǒng)、電視接收系統(tǒng)和電信網(wǎng)絡系統(tǒng)。這就要對變頻傳動裝置提出工業(yè)環(huán)境中不需要考慮的特殊要求，即電磁兼容問題。

　　以變頻器為主組成的中央空調(diào)綠色智能控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)溫度、溫差、壓力、壓差、濕度、流量等多種參數(shù)集中控制，通過自動能量優(yōu)化軟件可使暖通空調(diào)系統(tǒng)中的綜合節(jié)電率達到50%左右。同時，由于電磁兼容性好，因此能減少對周邊電路儀器的干擾并降低噪聲，而且其內(nèi)置直流電抗器還可有效抑制諧波，提高功率因數(shù)。

　　以三晶SAJ8000G為例，在機場、廣電大樓、醫(yī)院、地鐵等高檔場合得到廣泛應用。該系統(tǒng)集數(shù)據(jù)傳感、雙PID控制和控制執(zhí)行于一體，反饋值及給定值可直接按單位設定；內(nèi)置RS485通信協(xié)議，可直接接收Modbus協(xié)議，并留有選件接口，成功解決了傳統(tǒng)變頻器運用于暖通空調(diào)系統(tǒng)設備配置龐雜的問題；能實現(xiàn)春夏秋冬4種運行模式轉(zhuǎn)換，具有一機多控、遠程控制和現(xiàn)場控制多重控制功能，既能滿足樓宇自控對風機水泵的要求，又不失樓宇自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時現(xiàn)場獨立操作的靈活性。

　　在中央空調(diào)系統(tǒng)中，用變頻器進行流量（風量）控制時，可節(jié)約大量電能。中央空調(diào)系統(tǒng)在設計時是按現(xiàn)場最大冷量需求量來考慮的，其冷卻泵、冷凍泵也是按單臺設備的最大工況來考慮的，在實際使用中有90%多的時間，冷卻泵、冷凍泵都工作在非滿載狀態(tài)下。如果用閥門、自動閥調(diào)節(jié)，不