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【摘 要】离心式冷水机组是中央空调系统中较为重要的组成部分之一，它的能耗高低直接关系到空调系统的整体能耗，而常规机组的能耗都相对较高，因而有必要采取一定的措施降低其能耗。基于此点，本文以实际工程为例，对加装VSD后的离心式冷水机组的节能效果展开探讨。
【关键词】VSD；离心式冷水机组；节能
一、VSD变频驱动装置的原理及其特点分析
（一）VSD的原理
按照冷却水的出水温度以及压缩机压头来控制出水温度的实际值与设定值之间的温差，对电机的转速和导流叶片的开度进行优化，借此来使机组长时间保持在最佳的运行状态。当机组处于满负荷运行状态时，导流叶片一般都处于全开状态，此时电机的运行速度完全都是由温差进行控制；当机组处于部分负荷条件下运行时，VSD通过压缩机的压头来控制电机的速度，进而使其转速与系统所需的负荷相匹配，直至转速达到最小值为止。此外，电动机会给导流叶片提供相应的控制信号，并使导流叶片的开度逐渐减小。由此可见，VSD能够实现同步调节电机转速和导流叶片开度，以达到调节机组输出冷量的目的。
（二）VSD的特点
VSD变频驱动装置的特点大致可归纳为以下几个方面：
1.按照冷却水出水温度以及压缩机压头来对电机转速和导流叶片开度进行优化，进而使机组始终保持在最佳的运行状态，每年能够节约能耗15-25%左右，节能效果十分明显。
2.能够准确预测出离心机的喘振点，并允许机组在该点附近工作正常，从而避免机组在低负荷运行状态下发生喘振的现象。
3.绝对软启动，启动电流较低，有利于节约能耗。
4.能够显著降低机组的噪声，可以使机组运行变得更加安静。
5.适用于各种制冷剂，如R22、R123、R134a等等。
6.VSD既可以安装在新出厂的离心机上，也可以用于离心机改装，适用范围较广。
二、离心式冷水机组加装VSD后的节能效果研究
为了进一步验证离心式冷水机组加装VSD后的节能效果，下面通过两组实例来进行具体分析。
（一）实例1
某园区内现有3台离心式冷水机组，3台机组的制冷量均为700Rt，与之配套的电动机额定电压为380V，压缩机满载运行时电机的工作电流为839A，额定功率为456kW。该园区每年的供冷季为4-10月份，由离心式冷水机组为空调机组提供冷却水。下面以20xx年4-8月份的离心式冷水机组的实际运行数据为例，对机组的运行状况进行分析。
1.未安装VSD前的机组运行状况分析。由实际运行情况可知，园区内3台机组在20xx年4-8月份这一期间内，不存在3台机组同时使用的情况，因当地气候原因，4-5份时，仅1台机组的制冷量便可以满足温度要求，因而，机组虽然出现交替使用的情况，但却始终保持只有1台机组运行的状态；6-8月时，由于外界温度急剧升高，仅凭借1台机组无法满足园区的冷量需求，因此，这3个月中，由2台机组共同运行以满足园区对冷量的要求。按照4-8月份机组实际运行情况，整理得出3台机组全年运行数据及耗电量，如表1所示。
2.安装VSD后机组全年运行情况对比分析。按照机组在不同负荷率下的负荷能效数值计算得出不同负荷负荷率下机组的实际耗电量，如表2所示。
表2 三台机组安装VSD前后的
耗电量情况
由表2可知，加装VSD之后的离心式冷水机组用电量明显低于未安装之前的机组用地能量；加装VSD后机组在较低负荷率条件下运行的节电比例较高，其中3#机组长时间处于低负荷运行状态，其节电率约为17%，节能效果非常明显。
（二）实例2
某大型商场使用2台离心式冷水机组，其中1台为主设备，另一台为备用设备，该机组满负荷输入功率为511kW，满负荷电流为886A，冷冻水进出水设定温度分别为7℃和12℃，冷却水进出水温度分别为32℃和37℃，蒸发器水流量设定为每小时480立方米，冷凝器水流量设定为每小时575立方米。整个计算过程中所采用的能效值全部来源于该机组的选型软件，机组全年365天运行，3-10月份每天运行13h，其余4个月每天运行11h。
1.逐月负荷率。由于机组的运行效率主要与负荷率和冷却水的进水温度这两个参数有关，为此，通过对机组全年逐时的运行记录进行整理分析得出逐月运行参数，再按照加装VSD前后系统的运行功率比较，计算出机组逐月的能耗状况。具体可采用以下两种方法对机组的逐月负荷率进行计算：①平均电流法。通常情况下，机组的平均电流与满负荷电流之间的比例即机组实际功率与满负荷功率的比值。为了使取值更加精确，以该商场20xx年每个月的5日、10日、15日、20日、25日和30日作为代表日，由机组逐日平均电流与满负荷电流的比值计算出逐月的平均电流满载率，并以此作为机组负荷率。②平均温差法。以该商场20xx年每月逐日平均冷冻水进出水温度为依据，计算出机组逐月的平均进出水温差，然后结合冷冻机的实际流量，便可得出机组每一个月的平均制冷能力，通过机组的实际制冷能力与额定冷量进行比较便可以得出机组的逐月负荷率。因为平均温差是根据负荷率的定义来进行具体计算的，故此该方法计算所得的结果是真实结果。当机组处于满负荷运转时，电机转速完全是由温差进行控制，而随着负荷的不断减小，通过VSD调节输入电流频率，直至电机转速达到最低为止。在这一过程中压力保护装置会始终处于检测机组蒸汽与冷凝压力的状态，这样能够防止系统出现过载的情况，特别是当制冷机的负荷率相对较低时，为确保其能够正常运行，机组的电流值不能低于允许最小值。
2.节能量计算。按照20xx全的全年运行记录可获得制冷机逐月冷却水的进水温度平均值，然后再按照逐月负荷率和冷却水进水温度，根据机组设计选型的配套软件计算得出对应的制冷机实际功率，通过常规星三角启动的离心机与VSD
离心机功率的对比，可得出加装VSD后离心式冷水机组能够节约能耗193584kWh/年，具体对比数据如表3所示。
参考文献：
[1]叶姣姣.变频驱动离心式冷水机组节能分析[J].建材与装饰.2012（4）.
[2]施灵.冷水机组设计选型中的两种节能方案分析[J].集美大学学报（自然科学版）.2012（04）.
[3]钱立元.浅谈部分负荷性能对离心式冷水机组节能运行的影响[J].制冷技术.2007（3）.
[4]孙亚林.空调用冷水机组部分负荷性能与空调系统的匹配分析[J].科技资讯.2010（11）.
[5]王振辉.岳海兵.迟冬青.崔海亭.离心式冷水机组变频调速的节能效果分析[J].流体机械.2007（6）.
【关键词】VSD；离心式冷水机组；节能
一、VSD变频驱动装置的原理及其特点分析
（一）VSD的原理
按照冷却水的出水温度以及压缩机压头来控制出水温度的实际值与设定值之间的温差，对电机的转速和导流叶片的开度进行优化，借此来使机组长时间保持在最佳的运行状态。当机组处于满负荷运行状态时，导流叶片一般都处于全开状态，此时电机的运行速度完全都是由温差进行控制；当机组处于部分负荷条件下运行时，VSD通过压缩机的压头来控制电机的速度，进而使其转速与系统所需的负荷相匹配，直至转速达到最小值为止。此外，电动机会给导流叶片提供相应的控制信号，并使导流叶片的开度逐渐减小。由此可见，VSD能够实现同步调节电机转速和导流叶片开度，以达到调节机组输出冷量的目的。
（二）VSD的特点
VSD变频驱动装置的特点大致可归纳为以下几个方面：
1.按照冷却水出水温度以及压缩机压头来对电机转速和导流叶片开度进行优化，进而使机组始终保持在最佳的运行状态，每年能够节约能耗15-25%左右，节能效果十分明显。
2.能够准确预测出离心机的喘振点，并允许机组在该点附近工作正常，从而避免机组在低负荷运行状态下发生喘振的现象。
3.绝对软启动，启动电流较低，有利于节约能耗。
4.能够显著降低机组的噪声，可以使机组运行变得更加安静。
5.适用于各种制冷剂，如R22、R123、R134a等等。
6.VSD既可以安装在新出厂的离心机上，也可以用于离心机改装，适用范围较广。
二、离心式冷水机组加装VSD后的节能效果研究
为了进一步验证离心式冷水机组加装VSD后的节能效果，下面通过两组实例来进行具体分析。
（一）实例1
某园区内现有3台离心式冷水机组，3台机组的制冷量均为700Rt，与之配套的电动机额定电压为380V，压缩机满载运行时电机的工作电流为839A，额定功率为456kW。该园区每年的供冷季为4-10月份，由离心式冷水机组为空调机组提供冷却水。下面以20xx年4-8月份的离心式冷水机组的实际运行数据为例，对机组的运行状况进行分析。
1.未安装VSD前的机组运行状况分析。由实际运行情况可知，园区内3台机组在20xx年4-8月份这一期间内，不存在3台机组同时使用的情况，因当地气候原因，4-5份时，仅1台机组的制冷量便可以满足温度要求，因而，机组虽然出现交替使用的情况，但却始终保持只有1台机组运行的状态；6-8月时，由于外界温度急剧升高，仅凭借1台机组无法满足园区的冷量需求，因此，这3个月中，由2台机组共同运行以满足园区对冷量的要求。按照4-8月份机组实际运行情况，整理得出3台机组全年运行数据及耗电量，如表1所示。
2.安装VSD后机组全年运行情况对比分析。按照机组在不同负荷率下的负荷能效数值计算得出不同负荷负荷率下机组的实际耗电量，如表2所示。
表2 三台机组安装VSD前后的
耗电量情况
由表2可知，加装VSD之后的离心式冷水机组用电量明显低于未安装之前的机组用地能量；加装VSD后机组在较低负荷率条件下运行的节电比例较高，其中3#机组长时间处于低负荷运行状态，其节电率约为17%，节能效果非常明显。
（二）实例2
某大型商场使用2台离心式冷水机组，其中1台为主设备，另一台为备用设备，该机组满负荷输入功率为511kW，满负荷电流为886A，冷冻水进出水设定温度分别为7℃和12℃，冷却水进出水温度分别为32℃和37℃，蒸发器水流量设定为每小时480立方米，冷凝器水流量设定为每小时575立方米。整个计算过程中所采用的能效值全部来源于该机组的选型软件，机组全年365天运行，3-10月份每天运行13h，其余4个月每天运行11h。
1.逐月负荷率。由于机组的运行效率主要与负荷率和冷却水的进水温度这两个参数有关，为此，通过对机组全年逐时的运行记录进行整理分析得出逐月运行参数，再按照加装VSD前后系统的运行功率比较，计算出机组逐月的能耗状况。具体可采用以下两种方法对机组的逐月负荷率进行计算：①平均电流法。通常情况下，机组的平均电流与满负荷电流之间的比例即机组实际功率与满负荷功率的比值。为了使取值更加精确，以该商场20xx年每个月的5日、10日、15日、20日、25日和30日作为代表日，由机组逐日平均电流与满负荷电流的比值计算出逐月的平均电流满载率，并以此作为机组负荷率。②平均温差法。以该商场20xx年每月逐日平均冷冻水进出水温度为依据，计算出机组逐月的平均进出水温差，然后结合冷冻机的实际流量，便可得出机组每一个月的平均制冷能力，通过机组的实际制冷能力与额定冷量进行比较便可以得出机组的逐月负荷率。因为平均温差是根据负荷率的定义来进行具体计算的，故此该方法计算所得的结果是真实结果。当机组处于满负荷运转时，电机转速完全是由温差进行控制，而随着负荷的不断减小，通过VSD调节输入电流频率，直至电机转速达到最低为止。在这一过程中压力保护装置会始终处于检测机组蒸汽与冷凝压力的状态，这样能够防止系统出现过载的情况，特别是当制冷机的负荷率相对较低时，为确保其能够正常运行，机组的电流值不能低于允许最小值。
2.节能量计算。按照20xx全的全年运行记录可获得制冷机逐月冷却水的进水温度平均值，然后再按照逐月负荷率和冷却水进水温度，根据机组设计选型的配套软件计算得出对应的制冷机实际功率，通过常规星三角启动的离心机与VSD
离心机功率的对比，可得出加装VSD后离心式冷水机组能够节约能耗193584kWh/年，具体对比数据如表3所示。
参考文献：
[1]叶姣姣.变频驱动离心式冷水机组节能分析[J].建材与装饰.2012（4）.
[2]施灵.冷水机组设计选型中的两种节能方案分析[J].集美大学学报（自然科学版）.2012（04）.
[3]钱立元.浅谈部分负荷性能对离心式冷水机组节能运行的影响[J].制冷技术.2007（3）.
[4]孙亚林.空调用冷水机组部分负荷性能与空调系统的匹配分析[J].科技资讯.2010（11）.
[5]王振辉.岳海兵.迟冬青.崔海亭.离心式冷水机组变频调速的节能效果分析[J].流体机械.2007（6）.