中央空调系统是现代建筑管理的核心组成部分，为各类商业及住宅空间提供舒适的环境与气候调控功能。而变频器（又称变频驱动器 VFD）的融入，彻底改变了中央空调系统的运行方式。通过优化能耗、提升系统性能，变频器（或变速驱动器）在提高中央空调系统效率方面发挥着关键作用。
中央空调系统的工作原理与结构
中央空调系统主要由三大核心部分构成：主机、冷冻水循环系统以及冷却水循环系统。根据负载类型的不同，中央空调系统可分为两大类：
恒转矩负载：典型设备包括螺杆式或离心式制冷压缩机。这类负载需维持最低转矩输出，且其转速与功率之间呈近似线性关系。
变转矩负载：典型设备包括冷却水循环系统、冷媒水循环系统（热泵水循环系统）、冷却塔风机系统及盘管风机系统。这类风机、水泵类负载的轴功率与转速呈三次方关系，具备巨大的节能潜力。
制冷压缩机的节能原理
以蒸汽压缩式制冷循环为例，可通过变频控制调节螺杆式压缩机的转速，进而实现制冷过程的精准调控。螺杆式压缩机的功率输出可在 10%~100% 范围内连续调节。数据显示：
当螺杆式压缩机负载超过 50% 时，其功率与负载呈线性正比关系；
当负载低于 40% 时，实际功耗会超过理论计算值。
因此，变频技术无法在全负载范围内实现最优节能效果，这在一定程度上限制了其在压缩机节能改造中的应用场景。
风机与水泵的节能原理
根据流体力学原理，离心式流体输送设备（如离心泵、离心风机）的输出特性遵循以下规律：
输出流量（Q）与转速（n）成正比；
输出压力（P）或扬程与转速的平方成正比；
输出功率（N）与转速的三次方成正比。
由于中央空调系统的特性特殊，需重点考虑两大因素：一是水泵自身的额定流量与扬程参数；二是实际供水温差或压力需求与设备标准参数的偏差。例如，通过实时采集温度数据，并结合智能温控器控制变频器调节，既能优化冷冻水泵系统的运行状态，又能避免 “死水”“断流” 等现象的发生。
实际设备运行工况
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冷冻水泵系统闭环控制（监测进出口水温差）
中央空调系统的标准冷冻水参数为：进水温度 12℃、出水温度 7℃，冷凝器允许温差为 5℃。若实际温差仅为 2℃，则冷冻水实际需求量仅为供给量的 40%。在变频运行模式下，水泵转速只需维持在额定转速的 40%，此时能耗可降至额定能耗的 10% 以下，节能潜力显著。
为确保最远端终端设备获得充足的冷冻水流量，需设定冷冻水泵变频器的最低运行频率（通常为 25Hz），锁定水泵最低转速。智能温控器通过监测冷冻水温差控制变频器频率：当回水温度超过设定值时，自动提高频率以满足需求。
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制热模式下冷冻水泵系统闭环控制（监测进出口水温差）
该模式与制冷模式原理相似，适用于秋冬季节的制热运行场景。
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冷却水循环泵开环控制（监测进出口水温差）
中央空调系统冷却水循环的标准温差为 4℃~8℃，冷却塔的标准温差为 3℃~5℃。该系统由冷却水泵、冷却塔及冷凝器组成，其运行状态同时受室外环境温度与室内热负荷的影响。因此，在供回水母管之间安装温差传感器，是实现节能的合理方案。
在室外工况稳定时：温差较大，说明室内热负荷较高，需提高冷却水泵转速以增强循环；温差较小，则可降低水泵转速。相较于仅监测回水温度的方案，该方法可额外节省 5%~10% 的能耗。
因此，在评估实际运行工况时，若仅依据电机电流判断，可能会对节能潜力得出错误结论。必须结合系统选型容量、季节变化、负载波动等实际运行数据综合分析。多数系统的实际运行参数与标准参数存在偏差，常出现温差偏小、扬程过高、流量过剩等问题。而采用变频技术可消除多余流量与扬程，使系统在满足需求的同时高效运行，最大限度降低能耗。
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盘管风机系统控制
每个房间均配备盘管风机单元（功率 0.40kW，电压 220V），其最大风温差为 10℃~15℃（通常为 8℃）。盘管风机系统通过水与空气的热交换转移室内负荷热量，其中大部分制冷或制热负荷由盘管内的冷媒或载热介质水承担；风机的主要作用是满足通风需求，提升室内舒适度，并承担部分冷热负荷。
该系统原本采用三速开关手动控制风机运行，现改为变频控制。改造后，室内温度（尤其在冬季）可稳定维持在 17℃±1℃，相较于定频运行，平均节能 80%，能耗仅为额定功率的 60% 以下，同时噪音水平也得到显著改善。
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冷却塔风机控制
冷却塔系统通常配备两台风机，传统控制方式为全速直接启动，两台风机均以全速运行，既缺乏有效的冷却效果检测，也无法在自然冷却条件下实现节能。尤其在春、秋、冬三季，手动控制无法及时响应冷却塔出水温度变化，造成大量能耗浪费。
改造方案如下：将风机启动温度设定为 35℃，停机温度设定为 30℃，并在 35℃~30℃区间内，通过温度 PID（比例 – 积分 – 微分）变容量控制调节频率。测试结果显示，变容量控制下的能耗约为定频运行的 40%，避免了手动启停控制造成的浪费。根据中央空调改造成功案例数据，冷却塔系统节能率普遍超过 40%，部分配备大容量冷却塔水箱的系统节能率甚至超过 50%。
变频节能系统的特点
变频器接口：配备 LED 显示屏，可实时监测全面的运行参数，界面简洁、操作友好。
温度 / 温差传感器：采用数字双屏 LED 显示，温度参数设置便捷，监测直观。
保护功能：变频器具备过流、过载、过压、过热等电子保护功能，并配备完善的故障报警系统，有效保障供水系统安全。
设备保护：安装变频器后，电机可实现软启动与无级调速，大幅降低水泵、电机的机械磨损，延长管道系统使用寿命。
温控精度：系统采用 PID 闭环温控，确保室内温度平稳变化，舒适度显著提升。
将变频器（变频驱动器 VFD）融入中央空调系统，是暖通空调（HVAC）技术领域的重大突破。通过根据负荷需求动态调节电机转速，这类系统不仅提升了能源效率、降低了运行成本，还延长了设备使用寿命。随着技术的持续发展，变速驱动器在暖通空调系统中的作用将愈发重要，成为实现可持续、高效气候调控解决方案的核心支撑。
