中央空調(diào)變頻節(jié)能技術(shù)
一、中央空調(diào)節(jié)能最佳方法
由于中央空調(diào)主要設(shè)備是風(fēng)機(jī)水泵，所以節(jié)能最佳方法就是采用變頻器。目前大多數(shù)中間空調(diào)還采用以往舊的控制方式，即：通過(guò)改變壓縮機(jī)機(jī)組、水泵、風(fēng)機(jī)啟停臺(tái)數(shù)，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。
該調(diào)節(jié)方式缺點(diǎn)集中表現(xiàn)為如下幾點(diǎn)：
設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間全開(kāi)或全閉，輪流運(yùn)行，浪費(fèi)電能驚人。
電機(jī)直接工頻啟動(dòng)，沖擊電流大，嚴(yán)重影響設(shè)備使用壽命。
溫控效果不佳。當(dāng)環(huán)境或冷熱負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，只能通過(guò)增減冷熱水泵的數(shù)量或使用擋風(fēng)板來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，溫度波動(dòng)大，舒適感差。
中央空調(diào)采用變頻器后有如下優(yōu)點(diǎn)：
變頻器可軟啟動(dòng)電機(jī)，大大減小沖擊電流，降低電機(jī)軸承磨損，延長(zhǎng)軸承壽命。
調(diào)節(jié)水泵風(fēng)機(jī)流量、壓力可直接通過(guò)更改變頻器的運(yùn)行頻率來(lái)完
成，可減少或取消擋板、閥門。
系統(tǒng)耗電大大下降，噪聲減小。
若采用溫度閉環(huán)控制方式，系統(tǒng)可通過(guò)檢測(cè)環(huán)境溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量，隨天氣、熱負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，溫度變化小，調(diào)節(jié)迅速。
系統(tǒng)可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與中央控制室聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)集中遠(yuǎn)程監(jiān)控。
二、供水系統(tǒng)變頻節(jié)能改造
無(wú)論是溴化鋰機(jī)組或電制冷(氟利昂)機(jī)組的中央空調(diào)系統(tǒng)，主機(jī)自身的能量消耗有機(jī)組控制，機(jī)外的電力消耗組不能控制，而這部分的成本是相當(dāng)高的，卻通常被人忽視了。尤其是溴化鋰機(jī)組，在額定狀態(tài)制冷運(yùn)用行時(shí)，機(jī)外水泵、冷卻塔的電機(jī)耗電量約占總體能源消耗成本的30%(以每公斤油2元、每度電1元計(jì)算)。無(wú)論從環(huán)境保護(hù)角度還是用戶切身利益角度，都應(yīng)將中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成最節(jié)能的系統(tǒng)。采用變頻器來(lái)控制機(jī)外水泵電機(jī)、冷卻塔電機(jī)是最簡(jiǎn)單、最有效的節(jié)能措施。一般情況節(jié)電20%~50%，每年可節(jié)省機(jī)組及系統(tǒng)總運(yùn)行費(fèi)用的12%~20%，十分驚人。
1、 冷卻水泵變頻控制
中央空調(diào)的冷卻水泵的功率是根據(jù)空調(diào)冷凍機(jī)組的壓縮機(jī)滿負(fù)荷工作設(shè)計(jì)的，當(dāng)環(huán)境溫度及各種外界因素，冷凍機(jī)組不需要開(kāi)啟全部壓縮機(jī)組，此時(shí)空調(diào)的冷凝系統(tǒng)所需要的冷卻量也相應(yīng)地減小，這時(shí)就可以通過(guò)變頻調(diào)速器來(lái)調(diào)節(jié)冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，降低冷卻水的循環(huán)速度及流量，使冷卻水的冷負(fù)荷被冷凝系統(tǒng)充分利用，從而達(dá)到節(jié)能目的。從我公司對(duì)中央空調(diào)的變頻節(jié)能改造得出以下的數(shù)據(jù)，其冷卻水泵、冷溫水泵在低流量運(yùn)行時(shí)，可以大幅度節(jié)省電力，尤其針對(duì)直燃機(jī)冷卻水流量曲線的特點(diǎn)，采用變頻控制，意義更大，從遠(yuǎn)大BZ型直燃機(jī)中央空調(diào)系統(tǒng)采用海利普變頻器控制水泵測(cè)試數(shù)據(jù)為例：
當(dāng)制冷量75%時(shí)，機(jī)組所需冷卻水流量34%，水泵電耗約20%;
當(dāng)制冷量50%時(shí)，機(jī)組所需冷卻水流量22%，水泵電耗約15%。
2、 冷溫水泵變頻控制
中央空調(diào)的冷媒水泵的功率是根據(jù)空調(diào)滿負(fù)荷工作設(shè)計(jì)的，當(dāng)賓館、酒店、大廈需要的冷量或熱量沒(méi)有達(dá)到空調(diào)的滿負(fù)荷，這時(shí)就可以通過(guò)變頻器調(diào)速器來(lái)調(diào)節(jié)冷媒水泵的轉(zhuǎn)速，降低冷媒水的循環(huán)速度，使冷量和熱量得到充分利用，從而達(dá)到節(jié)能目的。如果制冷、采暖共用一臺(tái)水泵，則冬季水泵流量只需50%，自然可大大節(jié)省電力;即使是冬夏分泵運(yùn)行，也可在低負(fù)荷季節(jié)適當(dāng)降低流量，如90%流量時(shí)，電耗約75%。
3、 冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻控制
風(fēng)機(jī)功率一般都較小，節(jié)電不如水泵明顯。但風(fēng)機(jī)采取變頻控制能極大地有助于冷卻水恒溫，這對(duì)于機(jī)組制冷恒溫極為關(guān)鍵;且能使機(jī)組溶液循環(huán)穩(wěn)定，獲得最大限度的節(jié)省燃料。冷卻塔風(fēng)扇低轉(zhuǎn)速運(yùn)行還能大幅度減少漂水，節(jié)省水源、延緩水質(zhì)劣化、減少水霧對(duì)周圍的影響。
4、 采用變頻器的其他益處
由于變頻器的啟動(dòng)、停止過(guò)程是漸強(qiáng)、漸弱式，能消除電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。并可避免電機(jī)因過(guò)載而引起的故障。
由于電機(jī)經(jīng)常處于低負(fù)荷運(yùn)行，能大幅度延長(zhǎng)電機(jī)及水泵、風(fēng)機(jī)的壽命，同時(shí)因沒(méi)有啟動(dòng)、停止的沖擊，加上流量的減少，管路承壓及所受沖擊力減小，故對(duì)管道、閥門、末端設(shè)備也起到了保護(hù)作用。另一方面，設(shè)備噪音、震動(dòng)均減小，保護(hù)了環(huán)境。
5、 中央空調(diào)機(jī)組外變頻器的控制方式
根據(jù)冷卻水出/入口的溫度改變水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整流量;
根據(jù)冷卻水入口溫度改變冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)整水溫;
根據(jù)冷溫水出/入口的溫差改變水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整流量;
根據(jù)冷卻水出水的溫度改變水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整流量;
根據(jù)冷媒水的回水溫度改變水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)稅流量;
三、中央空調(diào)末端設(shè)備—變風(fēng)量機(jī)組變頻控制
變風(fēng)量機(jī)組也是中央空調(diào)系統(tǒng)重要的組成部分，其性能指標(biāo)(風(fēng)量、冷量、噪音、用電量)的優(yōu)劣，除了變風(fēng)量機(jī)組本身的性能外，更重要的還取決于控制的模式、控制器的性能、品質(zhì)。
隨著中央空調(diào)的不斷普及，變風(fēng)量機(jī)組調(diào)節(jié)控制器已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：
第一階段：風(fēng)閥調(diào)節(jié)。能起到調(diào)節(jié)風(fēng)量的作用，但電能量消耗大、噪音大。
第二階段：可控硅調(diào)壓調(diào)速。能起到調(diào)節(jié)風(fēng)量、冷量、節(jié)能的作用，對(duì)變風(fēng)量機(jī)組的噪音有一定的改良作用，其缺點(diǎn)是體積大、可靠性穩(wěn)定性低、故障率高。
第三階段：變頻調(diào)節(jié)。能最大限度的滿足變風(fēng)量機(jī)組對(duì)風(fēng)量、冷量、噪音的調(diào)節(jié)要求，節(jié)能效果更明顯，體積小，可靠性穩(wěn)定性高。
目前，變頻控制器以其特有的優(yōu)勢(shì)，正被中央空調(diào)業(yè)內(nèi)人士所青睞。
中央空調(diào)調(diào)節(jié)冷凍/冷卻泵轉(zhuǎn)速的節(jié)電原理：
采用交流變頻技術(shù)控制冷凍/冷卻泵的運(yùn)行，是目前中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的有效途經(jīng)之一。
泵的負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速成3次方比例關(guān)系，即P∝N3，其中P為功率，N為轉(zhuǎn)速;可見(jiàn)用變頻調(diào)速的方法來(lái)減少水泵流量的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的，當(dāng)所需流量減少，水泵轉(zhuǎn)速降低時(shí)，其電動(dòng)機(jī)的所需功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降。例如：
A.當(dāng)水泵流量下降10%(跟蹤輸出頻率為45Hz)
則電動(dòng)機(jī)軸功率P′=(0.9)3P=0.729P 即節(jié)電率27.1%
B. 當(dāng)水泵流量下降30%(跟蹤輸出頻率為35Hz)
則電動(dòng)機(jī)軸功率P′=(0.7)3P=0.343 即節(jié)電率65.7%
當(dāng)冷水機(jī)負(fù)荷下降時(shí)，所需的水流量減少，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置降低泵的轉(zhuǎn)速來(lái)減少水的流量，泵的軸功率相應(yīng)減少，電動(dòng)機(jī)的輸入功率也隨之減少。當(dāng)用冷量增加，冷機(jī)負(fù)荷量增大，冷凝器進(jìn)出水溫差增大，變頻器運(yùn)行頻率增加，水泵轉(zhuǎn)速加快，水流量增加，從而維持溫差恒定。反之亦然。從而達(dá)到理想的節(jié)能效果。
三晶變頻器在中央空調(diào)上的應(yīng)用
在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大背景下，由于房地產(chǎn)的快速發(fā)展需求，中央空調(diào)的市場(chǎng)需求呈現(xiàn)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)趨勢(shì)。在市場(chǎng)容量不斷增大的吸引下，越來(lái)越多的廠家加入到商用中央空調(diào)的領(lǐng)域。節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)，對(duì)提升中央空調(diào)自動(dòng)化水平、降低能耗、減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊、延長(zhǎng)機(jī)械及管網(wǎng)的使用壽命，都具有重要的意義。
中央空調(diào)是現(xiàn)代大廈物業(yè)、賓館、商場(chǎng)不可缺少的設(shè)施，它能帶給人們四季如春，溫馨舒適的每一天，由于中央空調(diào)功率大，耗能大，加上設(shè)計(jì)上存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，支付中央空調(diào)所用電費(fèi)是用戶一項(xiàng)巨大的開(kāi)支。因?yàn)榧竟?jié)的變化、晝夜的變化、賓館酒樓客人入住率的變化、娛樂(lè)場(chǎng)所開(kāi)放時(shí)間的變化等等，從而導(dǎo)致中央空調(diào)系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)熱源吸收量的變化，再加之工藝設(shè)計(jì)上電機(jī)功率設(shè)計(jì)有相當(dāng)?shù)母辉Ａ?，因此，存在明顯的節(jié)電空間。將變頻技術(shù)引入中央空調(diào)系統(tǒng)，保持室內(nèi)恒溫，對(duì)其進(jìn)行的節(jié)能改造是降本增效的一條捷徑。
中央空調(diào)系統(tǒng)
圖1所示為一典型中央空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)圖，主要由冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及主機(jī)三部分組成：
冷凍水循環(huán)系統(tǒng)
該部分由冷凍泵、室內(nèi)風(fēng)機(jī)及冷凍水管道等組成。從主機(jī)蒸發(fā)器流出的低溫冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道(出水)，進(jìn)入室內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)的熱量，最后回到主機(jī)蒸發(fā)器(回水)。室內(nèi)風(fēng)機(jī)用于將空氣吹過(guò)冷凍水管道，降低空氣溫度，加速室內(nèi)熱交換。
冷卻水循環(huán)部分
該部分由冷卻泵、冷卻水管道、冷卻水塔及冷凝器等組成。冷凍水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)熱交換的同時(shí)，必將帶走室內(nèi)大量的熱能。該熱能通過(guò)主機(jī)內(nèi)的冷媒傳遞給冷卻水，使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升溫后的冷卻水壓入冷卻水塔(出水)，使之與大氣進(jìn)行熱交換，降低溫度后再送回主機(jī)冷凝器(回水)。
主機(jī)
主機(jī)部分由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器及冷媒(制冷劑)等組成，其工作循環(huán)過(guò)程如下：
首先低壓氣態(tài)冷媒被壓縮機(jī)加壓進(jìn)入冷凝器并逐漸冷凝成高壓液體。在冷凝過(guò)程中冷媒會(huì)釋放出大量熱能，這部分熱能被冷凝器中的冷卻水吸收并送到室外的冷卻塔上，最終釋放到大氣中去。隨后冷凝器中的高壓液態(tài)冷媒在流經(jīng)蒸發(fā)器前的節(jié)流降壓裝置時(shí)，因?yàn)閴毫Φ耐蛔兌鴼饣纬蓺庖夯旌衔镞M(jìn)入蒸發(fā)器。冷媒在蒸發(fā)器中不斷氣化，同時(shí)會(huì)吸收冷凍水中的熱量使其達(dá)到較低溫度。最后，蒸發(fā)器中氣化后的冷媒又變成了低壓氣體，重新進(jìn)入了壓縮機(jī)，如此循環(huán)往復(fù)。
節(jié)能理論
中央空調(diào)節(jié)能改造前的工況
在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，冷凍泵、冷卻泵的電機(jī)容量是根據(jù)建筑物的最大設(shè)計(jì)熱負(fù)荷選定的，都留有一定設(shè)計(jì)余量。由于四季氣候及晝夜溫差變化，中央空調(diào)工作時(shí)的熱負(fù)荷總是不斷變化。下圖2為一民用建筑物的平均熱負(fù)荷情況：
如上圖所示，該中央空調(diào)一年中負(fù)荷率在50%以下的時(shí)間超過(guò)了全部運(yùn)行時(shí)間的50%。通常冷卻水管路的設(shè)計(jì)溫差為5～6℃，而實(shí)際應(yīng)用表明大部分時(shí)間里冷卻水管路的溫差僅為2～4℃，這說(shuō)明制冷所需的冷凍水、冷卻水流量通常都低于設(shè)計(jì)流量，這樣就形成了中央空調(diào)低溫差、低負(fù)荷、大工作流量的工況。
在沒(méi)有使用節(jié)能系統(tǒng)前，工頻供電下的水泵始終全速運(yùn)行，管道中的供水流量只能通過(guò)閥門或回流方式調(diào)節(jié)，這必會(huì)產(chǎn)生大量的節(jié)流及回流損失，同時(shí)也增加了電機(jī)的負(fù)荷，白白消耗了許多電能。
中央空調(diào)水泵電機(jī)的耗電量約占中央空調(diào)系統(tǒng)總耗電量的30-40%，故對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造具有很明顯的節(jié)能效果。
節(jié)能理論根據(jù)
由流體力學(xué)理論可知，離心式流體傳輸設(shè)備(如離心式水泵、風(fēng)機(jī)等)的輸出流量Q與其轉(zhuǎn)速n成正比;輸出壓力P(揚(yáng)程)與其轉(zhuǎn)速n的平方成正比;輸出功率N與其轉(zhuǎn)速n的三次方成正比，用數(shù)學(xué)公式可表示為：
Q = K1 × n P = K2 × n2
N = Q × P = K3 × n3 (K1、 K2 、K3為比例常數(shù))
由上述原理可知，降低水泵的轉(zhuǎn)速，水泵的輸出功率就可以下降更多。如將電機(jī)的供電頻率由50Hz降為40Hz，則理論上，低頻40Hz與高頻50Hz的輸出功率之比為(40/50)3=0.512。
實(shí)踐證明，在中央空調(diào)系統(tǒng)中接入變頻節(jié)能系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變水泵轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)管道中的流量，以取代閥門調(diào)節(jié)及回流方式，能取得明顯的節(jié)能效果，一般節(jié)電率都在30%以上。同時(shí)變頻器的軟啟動(dòng)功能及平滑調(diào)速的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)中央空調(diào)的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，并可延長(zhǎng)機(jī)組及管組的使用壽命。
節(jié)能方案分析
中央空調(diào)各循環(huán)水系統(tǒng)的回水與出水溫度之差，反映了整個(gè)系統(tǒng)需要進(jìn)行的熱交換量。因此，根據(jù)回水與出水的溫度差來(lái)控制循環(huán)水的流量，從而控制熱交換的速度，是首選的節(jié)能控制方法。
冷凍水循環(huán)系統(tǒng)
冷凍水的出水溫度是由主機(jī)的制冷效果決定的，通常比較穩(wěn)定，因此冷凍回水溫度可以準(zhǔn)確的反映室內(nèi)的熱負(fù)荷情況。由此，對(duì)于冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)能改造，可以取回水溫度作為控制目標(biāo)，通過(guò)變頻器對(duì)冷凍泵流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度的控制。
冷卻水循環(huán)系統(tǒng)
冷卻水循環(huán)系統(tǒng)同時(shí)受室外環(huán)境溫度及室內(nèi)熱負(fù)荷兩方面影響，循環(huán)水管道單側(cè)的水溫不能準(zhǔn)確反映該系統(tǒng)的熱交換量，因此以出水與回水之間的溫差作為控制室內(nèi)溫度的依據(jù)是合理的節(jié)能方式。在外界環(huán)境溫度不變的情況下，溫差大，說(shuō)明室內(nèi)熱負(fù)荷較大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，增大冷卻水循環(huán)的速度;相應(yīng)的，溫差小則減小冷卻泵轉(zhuǎn)速。
該節(jié)能方案的基本思路為：
分別在主機(jī)蒸發(fā)器回水處、冷凝器出水及回水處安裝溫度傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)管網(wǎng)的溫度，以模擬信號(hào)(0~10V或者4~20mA)反饋給變頻器，通過(guò)變頻器內(nèi)置的PID運(yùn)算輸出相應(yīng)的頻率指令后自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)各循環(huán)水的熱交換速度，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)恒溫度的控制。需要特別說(shuō)明的是，變頻器內(nèi)部在設(shè)計(jì)上集成了溫差反饋處理功能，系統(tǒng)無(wú)須另配專用控制模塊。
變頻節(jié)能系統(tǒng)特點(diǎn)
1、變頻器界面為L(zhǎng)ED顯示，監(jiān)控參數(shù)豐富;鍵盤布局簡(jiǎn)潔、操作方便;
2、變頻器有過(guò)流、過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)熱等多種電子保護(hù)裝置，并具有豐富的故障報(bào)警輸出功能，可有效保護(hù)供水系統(tǒng)的正常運(yùn)作;
3、加裝變頻器后，電機(jī)具有軟啟動(dòng)及無(wú)極調(diào)速功能，可使水泵和電機(jī)的機(jī)械磨損大為降低，延長(zhǎng)管組壽命;
4、 變頻器內(nèi)部裝有大容量濾波電容，可有效提高用電設(shè)備的功率因數(shù);
5、 該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，室內(nèi)溫度變化平穩(wěn)，人體感覺(jué)舒適。
總結(jié)
將變頻技術(shù)應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)，對(duì)提升中央空調(diào)自動(dòng)化水平、降低能耗、減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊、延長(zhǎng)機(jī)械及管網(wǎng)的使用壽命，都具有重要的意義。
空調(diào)節(jié)能的新動(dòng)向
1、變流量技術(shù)與變頻調(diào)速
提高空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的全年或季年性能源效率，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。近年來(lái)，特別是減少風(fēng)機(jī)、水泵的運(yùn)行能耗更引人關(guān)注。 因此，除系統(tǒng)小型化外，變水量(VWV)、變風(fēng)量(VAV)和變制冷劑流量(VRV)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，大大促進(jìn)了制冷空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，與機(jī)器設(shè)備調(diào)速技術(shù)相結(jié)合的變流量技術(shù)，則可以大大提高空調(diào)系統(tǒng)與設(shè)備的能源利用率。
實(shí)現(xiàn)變流量技術(shù)一方面要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上加以考慮，另一方面要靠設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。泵與風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)節(jié)技術(shù)是普遍采用的一項(xiàng)重要的節(jié)能措施。
中央空調(diào)中水泵風(fēng)機(jī)用電量占空調(diào)總用電量30-40%。因此，泵類和風(fēng)機(jī)變速運(yùn)行節(jié)能量是顯著的。
變流量水系統(tǒng)的節(jié)能效果好。設(shè)計(jì)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間約占總運(yùn)行時(shí)間的(6～8)%，水泵的能耗很大，約占空調(diào)系統(tǒng)總能耗量的(15～20)%。由于水泵實(shí)際工作點(diǎn)往往不能處于效率最高點(diǎn)，即使流量減小了，實(shí)際用電量減少并不多。而采用變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)流量可收到良好的節(jié)能效果。
如送風(fēng)面積大或房間多，設(shè)計(jì)時(shí)可將變風(fēng)量系統(tǒng)分為兩個(gè)或數(shù)個(gè)系統(tǒng)，以使控制更靈活，調(diào)節(jié)更方便，節(jié)能效果更顯著。
變頻調(diào)速原理如下：
異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n由下式公式確定：
n=60 f (1-s ) / p
其中：p為電機(jī)極對(duì)數(shù);f為交流電源的頻率;s為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。
因此，對(duì)異步電機(jī)而言，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，其轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比。
泵與風(fēng)機(jī)應(yīng)用交流變頻器節(jié)能的原理：
泵與風(fēng)機(jī)的流量與轉(zhuǎn)速的1次方成正比。但軸功率N與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系如下：
N2=N1 * ( n2 / n 1 )3
即泵或風(fēng)機(jī)的軸功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由n1 減少10%變?yōu)閚2時(shí)，軸功率將減少27%。轉(zhuǎn)速減少20%時(shí)，軸功率將減少49%。
與改變泵或風(fēng)機(jī)出口閥門開(kāi)度的方法相比，變頻調(diào)速方法的節(jié)能效果是非常明顯的。
2、蓄能空調(diào)技術(shù)
蓄能空調(diào)技術(shù)就是利用夜間電網(wǎng)低谷時(shí)的電力來(lái)制冷或制熱，把冷量或熱能儲(chǔ)存起來(lái)，在白天電力高峰用電緊張時(shí)釋放冷量或熱能，滿足建筑物空調(diào)冷源或熱水需要。
(1)蓄能空調(diào)的起源與國(guó)際上的發(fā)展情況
水蓄冷空調(diào)大約出現(xiàn)在1930 年前后，最初用于影劇院、教堂、乳品加工廠等短時(shí)間使用降溫、負(fù)荷集中的場(chǎng)所。這種蓄冷技術(shù)可以用小制冷機(jī)帶動(dòng)大冷負(fù)荷，可以降低制冷系統(tǒng)的初投資。后來(lái)，制冷機(jī)成本明顯降低，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用陷入了停滯期。 1973年的能源危機(jī)，再次引起人們對(duì)空調(diào)蓄冷的關(guān)注。20世紀(jì)80年代，冰蓄冷空調(diào)技術(shù)在能源緊缺的發(fā)達(dá)國(guó)家迅速推廣。在大型商場(chǎng)、辦公樓、商住樓、賓館飯店、娛樂(lè)場(chǎng)所、醫(yī)院等場(chǎng)所應(yīng)用效果顯著。從世界范圍看，世界發(fā)達(dá)國(guó)家都已經(jīng)或正在使用蓄冷空調(diào)。目前該項(xiàng)技術(shù)在世界上屬于成熟的技術(shù)，世界各國(guó)廣泛于應(yīng)用各個(gè)領(lǐng)域。目前，最新的蓄冷空調(diào)是低溫、大溫差供冷送風(fēng)技術(shù)，少數(shù)工程已做到比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)投資更少。
(2)冰蓄冷空調(diào)技術(shù)在我國(guó)國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況
隨著社會(huì)發(fā)展和生活水平的提高，我國(guó)各地空調(diào)用電大幅度增長(zhǎng)。而且許多企業(yè)由于晚班生產(chǎn)工效低，需另付晚班費(fèi)等原因，漸漸恢復(fù)到白天生產(chǎn)，導(dǎo)致低谷用電負(fù)荷反而逐年相對(duì)下降。因此，城市用電峰谷差日趨拉大，城市尖峰用電時(shí)段電力緊張，迫使電力部門拉閘限電。而低谷用電時(shí)段電力過(guò)剩。根據(jù)美國(guó)、日本及臺(tái)灣省的經(jīng)驗(yàn)，解決上述矛盾的一個(gè)有效途徑是發(fā)展蓄能空調(diào)，將尖峰負(fù)荷轉(zhuǎn)移到低谷時(shí)段。
與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)比較，冰蓄冷空調(diào)一方面對(duì)電網(wǎng)削峰填谷，優(yōu)化資源配置，減少電力電站投資，保護(hù)生態(tài)環(huán)境有良好的社會(huì)效益。另一方面，對(duì)采用冰蓄冷空調(diào)的業(yè)主而言，還可以得到以下的實(shí)惠：減免電力增容費(fèi)用，減少制冷主機(jī)的裝機(jī)容量，減少相應(yīng)的配電設(shè)備投資，節(jié)省大量的運(yùn)行費(fèi)用，停電時(shí)還可以作為應(yīng)急冷源繼續(xù)供冷。
(3)蓄冷空調(diào)技術(shù)的基本原理
蓄冷中央空調(diào)簡(jiǎn)單地講就是在常規(guī)中央空調(diào)增加了一套蓄冷裝置，如：蓄冰槽、蓄冰桶等。蓄冰空調(diào)主要利用分時(shí)電價(jià)政策，在夜間用電低谷期，采用電制冷機(jī)制 冷，將制得冷量以冰(或其它介質(zhì))的形式儲(chǔ)存起來(lái)。在白天空調(diào)負(fù)荷高峰期，將冷量釋放，便可達(dá)到少開(kāi)中央空調(diào)主機(jī)甚至不開(kāi)主機(jī)的目標(biāo)。
(4)蓄冷空調(diào)的分類
按蓄冷介質(zhì)分：
水蓄冷—用水作為蓄冷的介質(zhì)，有一定的應(yīng)用，某些條件下有優(yōu)勢(shì)。
冰蓄冷—用冰作為蓄冷的介質(zhì)，目前最常用。
共晶鹽等高分子介質(zhì)，目前少用。
按蓄冷方式分：
部分蓄冷。部分蓄冷是指制冷機(jī)連續(xù)運(yùn)行，在夜間制冷儲(chǔ)能，以補(bǔ)足白天高峰制冷負(fù)荷，白天同時(shí)使用制冷機(jī)與夜間儲(chǔ)存的冷量供應(yīng)空調(diào)負(fù)荷。部分蓄冷是目前最常用方式。
全部蓄冷。全部蓄冷是利用低谷電荷時(shí)制冷機(jī)蓄冰儲(chǔ)能，白天空調(diào)不使用制冰機(jī)，所有空調(diào)負(fù)荷完全以儲(chǔ)存的冷能供給。這種方式常用于改建工程，也適用需要瞬時(shí)大量釋冷的建筑物，如體育館。
(5)采用冰蓄冷空調(diào)技術(shù)對(duì)用戶的效益
減少制冷主機(jī)的裝機(jī)容量和功率，可減少30%-50%。
減少電力增容費(fèi)和供配電設(shè)施費(fèi)。減少相應(yīng)的電力設(shè)備投資，如：變壓器、配電柜等。例如,罐頭廠.
減少冷卻塔的裝機(jī)容量和功率。
設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行比例增大，充分提高設(shè)備利用率和效率。
系統(tǒng)冷量調(diào)節(jié)靈活，過(guò)渡季節(jié)不開(kāi)或少開(kāi)制冷主機(jī)，節(jié)能效果明顯。
利用低谷廉價(jià)電力，節(jié)省大量的運(yùn)行費(fèi)用，可節(jié)省40%-50%。
易于實(shí)現(xiàn)大溫差和低溫送風(fēng)，節(jié)省輸送系統(tǒng)的投資和能耗。
相對(duì)溫度更低，空調(diào)品質(zhì)提高，能有效防止中央空調(diào)綜合癥。
具有應(yīng)急功能，停電時(shí)可利用自備電力啟動(dòng)水泵溶冰供冷，空調(diào)系統(tǒng)的可靠性提高。
缺點(diǎn)
通常在不計(jì)電力增容費(fèi)的前提下，其一次性投資比常規(guī)空調(diào)大(在15% 以內(nèi)) 。
儲(chǔ)冰裝置要占用一定的建筑空間。
制冷儲(chǔ)冰時(shí)主機(jī)效率比在空調(diào)工況下運(yùn)行低。
設(shè)計(jì)和調(diào)試相對(duì)復(fù)雜。
(6)蓄冷空調(diào)技術(shù)的社會(huì)效益
商業(yè)用電一般集中在9：00-23：00。若按尖峰用電負(fù)荷建設(shè)發(fā)電設(shè)備與供電電網(wǎng)，那么在低谷時(shí)段，相當(dāng)一部分發(fā)電設(shè)備與輸電設(shè)備不能充分發(fā)揮作用，折算到每kWh的平均供電成本也要上升。如果按平均用電負(fù)荷建設(shè)發(fā)電廠輸配電網(wǎng)，那么在尖峰時(shí)段，用電負(fù)荷就會(huì)超過(guò)供電能力，必須采取拉閘停電，強(qiáng)制削減用電負(fù)荷。而采用了蓄冷空調(diào)之后，尖峰時(shí)段制冷機(jī)不制冷或少制冷，即可均衡用電負(fù)荷，保證供電。
如果單純?yōu)榱藵M足尖峰用電負(fù)荷需要，就必須興建更多的新電廠。在空調(diào)的社會(huì)普及率相當(dāng)高后，如果采用蓄冷空調(diào)技術(shù)，就可有效地把空調(diào)用電的約40%左右的 負(fù)荷轉(zhuǎn)移到低谷時(shí)段，就可不建或緩建新電廠。從而提高了現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備與輸配電網(wǎng)的利用率與效率，改善電力建設(shè)的投資效益。