1、 机组变频节能原理

1.1 离心机变频节能原理离心式压缩机属于速度型压缩机，离心机依靠离心式压缩机高速旋转叶轮产生的离心力生成制冷气体从而进行制冷。离心式压缩机的部分负荷调节可通过调节导流叶片或改变电动机转速来实现。图１给出了２种调节方式的压缩机 效 率 曲线。

调节导流叶片是目前定频离心机常用的负荷调节手段，但调节导流叶片并非理想的负荷调节手段，因其本质是一种节流调节方式，使压缩机偏离了本身的高效工作区域，损失了压缩机本身的效率。

当导流叶片调节时，压缩机的工作点会由高效率区间向左偏移，从而导致效率降低。通过改变电动机转速来调节压缩机的叶轮转速从而降低单位时间内吸气量是一种更理想的负荷调节手段。变转速的调节方式也同样并非完全理想，因为当电动机转速降低时，气体动能降低，导致转化后的静压低于冷凝器的冷凝压力或者工况所需要的冷凝压力，此时压缩机将发生喘振而不能正常工作。所以通常是电动机转速和导流叶片同时调节以保证机组的部分负荷效率最高。

图２给出了离心机部分负荷下的ＣＯＰ 曲线。从图２ａ可以看出：当冷凝器进水温度为ＡＨＲＩ补偿（ＡＨＲＩ补偿是指美国空调供热制冷工业协会（ＡＨＲＩ）关于 冷 水 机 组 相 关 测 试 标 准 中 的 变 冷 却水温测试工况）时（即随着室外湿球温度的降低，冷凝器进水温度降低），机组在２０％～８５％负荷状态下，变频离心机的效率均高于定频离心机；且 在２０％～５０％负荷时，得益于降低的 压 缩 机 转 速，变频机组节能效果显著。

由图２ｂ可以看出：当冷凝器进水温度恒定为设计温度时（冷凝器压力恒定），为了维持压缩比则无法降低压缩机转速，只能通过导流叶片来进行负荷调节，从而不能体现变频节能的优势。而且由于变频器能耗增加，导致同一负荷率下定频离心机的ＣＯＰ 均高于变频离心机。所以变频离心机的节能效果不仅与负荷相关，也与室外湿球温度息息相关。

因此当项目制冷时间多为白天，且所处地区的室外湿球温度在整个制冷季内较高或波动不明显时，即冷凝器进水温度较高或整个制冷季变化不大时，建议首先考虑通过机组的合理配置来降低部分负荷能耗；对于需常年制冷的项目，在冬季和过渡季，冷却水温度较低，可采用全变频离心机，此时会带来可观的节能量。

1.2、 螺杆机变频节能原理

螺杆机是容积式压缩机，利用压缩机中的２个阴、阳转子的相互啮合，在机壳内回转而完成吸气、压缩与排气过程。变频螺杆机通过增加变频器可调节压缩机转速来降低输气量以适应负荷变化，使得机组运行在转速最小、效率最高点，同时滑阀的应用可进一步优化非设计工况的压缩比，进一步提升螺杆压缩机的运行效率。

图３给出了螺杆机部分负荷下的ＣＯＰ 曲线。由图３可以看出，变频螺杆机转速不受冷凝器进水温度影响，只受负荷影响。由于变频器进一步降低了压缩机在部分负荷下的能耗，同型号变频螺杆机的ＣＯＰ 在非满载下均比定频螺杆机高。

2、研究方法

为了探究冷水机组变频技术对机组能耗的影响，通过２个分别设置离心机和螺杆机的实际案例，利用 Ｔｒａｃｅ７００对制 冷 机 房 能 耗 进 行 模拟分析。根据制冷机房配置及建筑的设计、运 行 情 况，建立基准物理模型，即基准方案。同时，为了对比变频技术的节能特性，在基准方案的基础上保持围护结构、室内热扰等参数不变，提出冷水机组的变频优化方案。其中基准方案冷水机组ＣＯＰ 满足国家 标 准 ＧＢ５０１８９—２０１５《公 共 建 筑 节 能 设 计 标准》的限值要求，优化方案冷水机组ＣＯＰ 均比提 高６％。与基准方案均采用定频机组不同，对优化方案的冷水机组变频优化提出了不同的配置方案。结合能耗模拟结果及离心机和螺杆机的运行原理，分析对比离心机和螺杆机的变频节能效果，并得出冷水机组采用变频技术的节能特点，可作为冷水机组设计选型时的参考依据。

１）离心机组的变频台数增加，不一定会带来更高的节能量。当项目的制冷时间多为白天且项目所处地区室外湿球温度在整个制冷季内较高或波动不明显时，即冷凝器进水温度较高或整个制冷季变化不大时，应首先考虑通过机组的合理配置＋小机组变频的方式来降低部分负荷能耗；而对于常年制冷的项目可采用全变频机组。

２）对于螺杆机，不论室外温度、建筑负荷、机组负荷率如何变化，采用相同选型条件得到的变频螺杆机均比定频螺杆机部分负荷性能更佳。

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