電器與器材

空調系統中的可變速驅動

什麼是可變速驅動？

應用在空調系統中的壓縮機和風機的電感馬達，一般都是按照最不利的情況，以最大負載來進行選型設計。在運行時，它們一般會以滿負載的狀態定速運轉。馬達的運轉速度是取決於電源的額定頻率（一般為50或60Hz）。

可變速驅動或變頻器是一種固態裝置，當馬達低於滿負載運行時，它可以通過變頻的方式減少馬達的能耗。可變速驅動器可以看作為一個變頻器，它可以將50或60赫茲的交流電轉換成為直流電，然後將其調節為可變頻率的交流電壓。馬達的能耗與馬達轉速的立方成正比: 能耗∝(轉速)³。

根據上述原理，當馬達運轉速度降低20%時，便可減少約近一半的能耗。由於大部分空調系統在大部份時間都不需要滿負載運行，因此使用可變速驅動技術可以節省大量的能耗。

變速驅動馬達節能示意圖

空調系統中的可變速驅動

在一般的空調系統中，大部分系統中的製冷機、水泵、冷卻塔和風機消耗大部份能源。可變速驅動技術是近年來採用的最有效的節能技術之一。這技術可與傳統設備整合，或可成為成品設備的一部分。

• 鮮風櫃的可變速驅動
  

  傳統式的鮮風櫃一般會以固定風量(即CAV)運作，來預先處理戶外空氣。在不管實際供應範圍的需求下，傳統式的鮮風櫃會以固定的風速，通過風扇和通風管道輸送到樓宇不同的樓層。實際上，鮮風櫃採用定量風去運作均會在局部負載的情況下浪費能源。然而，一般鮮風櫃的大部份運作的時間都是在局部負載的情況。

  按照室內二氧化碳含量的指標來控制鮮風櫃的風量，既可節省能源，又可優化室內空氣質量。這種方法最適合用於使用率變化大或間歇地使用的地方。

  使用可變速驅動與二氧化碳感應技術的可變速鮮風櫃典型構造

  
  
• 可變風量系統的可變速驅動
  

  可變風量系統通常將被預先處理的空氣和來自室內的回風混和之後送往風櫃機，然後通過通風管道和裝有溫度感應器的變量風機(即VAV box)送到各個區域。通過開啟和關閉可變量風機，可以維持空氣溫度的設定值。當達到設定溫度時，可變風量箱的風閘便會關閉，從而導致通風導管(即風喉)內的壓力上升。這樣，當接收到通風導管內氣壓感應器的壓力信號後，可變速驅動器可以降低風櫃機風扇的轉速以提供系統所需要的流量和壓力。

  使用可變速驅動與壓力感應器的可變風量鮮風機的典型結構

  
  
• 冷凍水迴路的可變速驅動
  

  在冷凍水系統中，次級冷凍水水泵(即 secondary pump)是一個流速經常改變的系統。次級冷凍水水泵根據冷凍量的需求和通過控制閥來控制冷凍水的循環。可是冷凍機組大多數都在局部負載的情況運作，所以大多數控制閥都沒有處於最大開啟位置。因此，次級循環管道內的冷凍水流量可以通過可變速驅動器來調整，以滿足冷凍需求和節約能源。

  使用可變速驅動技術的冷凍水可變流速系統

  
  

暖通空調設備與系統的能效

應用實例 - 機電工程署總部可變速驅動系統