降低制冷机30%的能源成本

冷冻机通常是建筑物中最大的单一电力消费者，因此寻找降低能源成本的地方是合乎逻辑的。当冷水机组的压缩机以全额定恒速运行时，会消耗过多的能量，这是一种浪费和不必要的操作条件。大多数冷水机组在99%的时间内以部分负荷或关闭状态运行。一台冷水机的压缩机电机通常相当大，在150马力到600马力的范围内。通过更有效地操作压缩机电机节省的资金可以迅速增加。

提高冷水机组压缩机电机效率的最佳方法是使用变频驱动器(VFD)将电机控制从恒速升级为变速。VFD升级的能源成本和电力公司回扣的上升，加上大马力VFD价格的下降，可以将投资回收期缩短至一年。然而，冷水机压缩机电机VFD改造可能很复杂。许多公司推迟改造，放弃节省开支。

预先包装的解决方案购买经济，易于安装，操作简单。这种预先包装的改造可以优化到现有的冷水机组，无论品牌或大小。

这种类型的包装是最有效的改造离心压缩机冷水机组，但也可以应用于其他冷水机组类型，包括那些与往复式，旋转式涡旋，或螺杆式压缩机。离心式压缩机占冷水机市场的大部分，约占70%的市场份额。要了解改造包是如何工作的，首先检查冷水机的操作细节是很重要的。

冷却与制冷剂循环

冷冻机将热量从不需要的地方转移到不受干扰的地方。这是通过使用制冷剂交换介质和压缩机来完成所需的传热。这个过程被称为制冷剂循环，如图所示。

制冷剂循环由四个主要部件组成:液体计量装置、蒸发器、压缩机和冷凝器。循环开始于冷凝器中的制冷剂，处于液态和高压状态。从那里，液体制冷剂流向蒸发器。流量由计量装置调节。蒸发器的压力比冷凝器低，因此自然地从高压区诱导流向低压区。

在蒸发器中，制冷剂通过吸收不需要它的区域(通常称为负荷)的热量，将状态从液体变为气体。然后制冷剂气体从蒸发器排放到压缩机，压缩机提高其压力。

接下来，高压气体将多余的热量排放到不受干扰的地方，通常是大气，在冷凝器中从气体变回液体。然后制冷剂从冷凝器流向蒸发器，循环再次开始。

有了对制冷剂循环的基本了解，我们现在可以看看改造如何改善制冷剂循环和整体冷水机效率。

解决浪费能源的问题

要了解改造后的冷水机如何节省能源，请考虑两个最影响冷水机能耗的因素。首先是负荷，其次是进入冷凝器的水的温度。降低负荷或水温可以节约能源。然而，“负载”不是一个受控参数。相反，它是需求增长的一个功能。因此，冷水机改造的重点是有效降低进入冷凝器水的温度。

采用恒速压缩机电机的冷水机组在负荷降低或进入冷凝器水温降低时，会关闭其预旋叶片，从而减少制冷剂流量并节省部分能源。然而，当叶片关闭时，它们会产生摩擦损失，降低制冷机效率并限制节能。

另一方面，在压缩机电机启动之前，冷水机组的改造顺序叶片到一个关闭的位置。然后给未装载的冷水机组一个指令，使其受控加速到全速，通常为60 Hz或约3600 rpm。该控制序列通过提供渐进和可控的压缩机加速度来保持低启动扭矩，从而增加机械驱动和冷水机系统的寿命，同时减少所需的维护。压缩机电机软启动还减少了电力公用事业的瞬时功率消耗，通常减少了需求费用。

冷水机组改造控制器测量压缩机吸气和排气压力之间的差异，同时拨开叶片。提升温度——即饱和压缩机排气温度减去饱和蒸发器温度——是在叶片同时被控制以维持冷凝器所需的冷冻水设定点时测量的。冷水机组必须始终保持一定的最低提升温度。

然后调节冷水机压缩机电机转速，使制冷剂速度略高于维持所需提升温度所需的速度。例如，如果出口冷凝器水温随着负荷的增加而升高，所需的扬程就会上升，从而增加冷水机压缩机电机的驱动速度。

在选择驱动器时必须考虑启动扭矩，因为启动时制冷剂密度通常比运行条件下高得多。通常，160%的额定启动扭矩是由一个标准的电机起动器或控制器提供的。VFD固有的软启动消除了这种扭矩瞬态，因此标准的正常额定值交流驱动器可以与冷水机组中的离心压缩机电机一起使用，减少了VFD的初始投资。

变速制胜

总之，调整不断变化的负荷特性或较低的冷凝器水温度的更有效的方法是改变冷水机组压缩机电机的速度，而不是调整叶片或其他机械流量控制装置。

冷水机组改造不仅是操作冷水机组最有效的方式，而且安装简单。改造可以包括VFD、传感器、控制器和触摸屏操作界面面板。安装包括为VFD供电，将其连接到压缩机电机，安装和连接传感器，并将叶片连接到改造包。

如图所示，改造前面板触摸屏显示相关的操作参数。建筑维护人员可以通过图形图标和简单的命令轻松地从触摸屏监控和控制冷水机的运行。固态设计不需要维护，通常会无故障运行，通常使用寿命超过相关的冷水机组。

改造现有的冷水机组与预先设计的包提供了许多优点总结在表中，并详细说明了上面。冷水机改造是经济的购买，容易安装，和简单的操作。不断上涨的能源价格和更广泛的电力公司回扣承诺进一步增加改造的吸引力，将解决方案推广给更多的用户。

冷水机优化的优点

1. 减少30%的电能消耗
2. 减少高峰用电需求
3. 可能有资格获得电力折扣费
4. 切割需要冷水机维护
5. 延长冷水机使用寿命

- Michael Grant是安川美国公司的区域驾驶专家，位于伊利诺伊州沃基根。编辑凯文·帕克，贡献内容专家，CFE媒体。

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冷水机优化包(COP)是由安川美国和Air Masters的驱动系统部门创建的。安川美国公司指出，COP据说购买经济，易于安装，操作简单，并且可以改装到现有的冷水机组上，无论品牌或大小。

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