中央空調系統由于運行效率高，使用方便，而獲得了廣泛的應用。我國北方地區，中央空調夏天要制冷，冬天要制熱。實現穩定制冷或制熱的關鍵是控制循環水泵，讓適當流量的熱水（冬天）或冷水（夏天）流經所有受益房間，當受益房間的控制開關打開時，盤管風機即向室內釋放熱空氣（冬天）或冷空氣（夏天），使室內穩定在一個令人舒適的溫度范圍內。以冬天為例，中央空調系統向所有房間提供的熱量，與循環水的流量以及出水、回水的溫差有直接關系。為了保證室內溫度穩定，應保證出水、回水的溫差相對穩定。如果溫差值過大，說明室內溫度偏低，需要加大循環水的流量；如果溫差值過小，情況剛好相反。

傳統的方法是根據出水、回水的溫差用手動方式或電動裝置調節閥門，控制循環水的流量。這樣操作既浪費人力和電能，又不能保證溫度的穩定。某軍工企業在改擴建中心醫院時，選用了富士變頻器，配合智能化儀表溫差儀對中央空調的循環水水泵進行控制，實現了節約人力，節約能源，穩定室內溫度的積極效果。

1 中央空調系統的工作原理

1.1 系統構成

中央空調系統由蒸汽鍋爐（制熱源）、換熱器、冷凍主機（制冷源）、循環水泵及管網、風機盤管等構成。其中蒸汽鍋爐（熱源）和換熱器在冬季制熱時投入使用；冷凍主機（冷源）在夏季降溫時運行；系統其它構件為制冷、制熱公用。

1.2 冬季制熱過程

冬季制熱時，蒸汽鍋爐產生的熱蒸汽通過換熱器將水質良好的軟化循環水加熱，經水泵加壓，使循環水在形成閉環的管網中持續流動，流經所有空調房間。盤管風機將盤管中循環水攜帶的熱量擴散到室內，房間溫度得以提升。工程上將從水泵流出進入房間的熱水稱作出水，從房間流回換熱器的水稱作回水。測量出水和回水的溫度，并根據其溫差值用適當方式調節循環水流量，保證出水和回水的溫差值基本穩定，即可實現房間溫度的相對穩定。制熱時循環水的流向和流動路徑參見圖1。

圖1 制熱時的循環水管路
1.3 夏季制冷過程

制冷主機與換熱器的作用相反，是將循環水溫度降低從而生成冷凍水的設備[1]。冷凍水由水泵壓入各樓層房間的盤管，然后又回到冷凍主機，如此循環不息。盤管風機將盤管附近的冷空氣吹到房間內，用于降低室內溫度。從冷凍主機流出的冷凍水稱為出水，回到冷凍主機的水稱為回水。根據出水和回水的溫差值調節循環水的流量，可調節并穩定空調房間的溫度。夏天制冷時循環水的流向和流動路徑參見圖2。

圖2 制冷時的循環水管路
2 傳統中央空調系統存在的問題

由以上分析可知，中央空調系統不管夏天制冷，還是冬天制熱，都要根據循環水的出水、回水溫差值調節循環水的流量。傳統的方法是用人工的方法，在讀取出水溫度t1和回水溫度t2后，通過手動或操作電動閥來改變循環水的流量，顯然，這種人工干預調節流量的方法具有明顯的技術缺陷。雖然也有根據回水溫度自動控制電動閥開度的方案，但以上幾種方法的共同點是循環水泵始終全速運轉，通過改變閥門開度調節流量，必然造成水泵電機電能消耗的大量浪費，與當前積極倡導的創建節約型社會的國情格格不入。

3 變頻控制方案

某軍工企業在改擴建中心醫院時，由我公司提供設計方案，選用富士牌RN30P11S-4CX 型30 kW風機水泵專用變頻器，配合UL-906M 型智能化儀表溫差儀對中央空調的循環水進行控制，實現了節約人力，節約能源，穩定室內溫度的積極效果。電路控制方案見圖3。設計時主要考慮了以下幾個問題。

1）正常時水泵由變頻器驅動，這時，接觸器KM1、KM3吸合，KM2斷開。變頻器異常時切換至工頻，僅KM2吸合。這樣可保證循環水泵不間斷運行，房間溫度保持基本穩定。

2）變頻器與智能化儀表溫差儀配合，控制中央空調系統的自動運行。溫差儀選用安東公司的UL-906M 儀表，該儀表輸入端接2 只Pt100 型溫度傳感器，即出水管道上的溫度傳感器t1和回水管道上的溫度傳感器t2，通過設置儀表參數，在其輸出端輸出4-20 mA的PID控制信號，送到變頻器的頻率控制端，用于調節變頻器的輸出頻率，實現水泵轉速的閉環反饋控制。

3）變頻器的參數中，“下限頻率”不能設置為零，因為這樣水泵電機有可能停轉。空調循環水一旦停止流動，溫度傳感器t1和t2測值即喪失了實用意義。

“下限頻率”參數設置的原則是：水泵電機在“下限頻率”持續運行，制熱時尚不足以使空調房間的溫度達到需要的溫度，同樣制冷時不能使房間溫度降到合適值，這時，t1和t2的溫差值增大，溫差儀輸出的控制信號增大，變頻器輸出頻率上升，循環水流量增加，室內溫度得到調節。其后，變頻器根據出水、回水溫差的變化，溫差儀輸出信號的大小，隨時調整水泵的轉速和流量，控制空調房間溫度的穩定。

4）由于變頻器本身會產生一些電磁干擾，所以，變頻器和溫差儀之間，以及溫差儀與溫度傳感器之間的連線應使用屏蔽線；變頻器接地端子應接專用可靠地線；溫差儀的220 V電源端應接濾波器，也可自己動手制作一個圖4那樣的電源濾波器，圖中T1和T2是20 W、220 V/24 V的工頻變壓器，電容器參數如圖中標注。

圖3 循環水泵電機變頻控制方案

圖4 電源濾波器
4 溫差儀和變頻器的參數設置

溫差儀和變頻器都是智能化儀器設備，只有對其進行正確的參數設置，才能使其工作在最佳狀態。

4.1 溫差儀現場調試參數

溫差儀在運行現場的參數設置見表1。

說明：溫差儀由LED顯示，受顯示效果限制，參數符號為大小寫混排。
4.2 變頻器的參數設置

變頻器的參數設置見表2。
表2 變頻器的現場調試參數［2］

5 應用效果

本案例成功地將變頻器和溫差儀應用到中央空調的循環水流量控制中。水泵屬于二次方律負載[1]，在忽略空載功率的情況下，負載的功率PL與轉速nL的三次方成正比，即

PL≈KPnL3

所以，只要平均轉速稍微降低一點，負載功率就會下降很多。相對于傳統方案，電動機始終全速運行，用閥門調節流量，具有很大的節能空間。經過實際測算，本方案的節電效果達到了30%。同時，還具有節約人力，穩定空調房間溫度，以及延長設備壽命等諸多效益。