一，中央空調系統的一般結構與工作原理
中央空調系統一般主要由制冷壓縮機系統、冷媒(冷凍和冷熱)循環水系統、冷卻循環水系統、盤管風機系統、冷卻塔風機系統等組成。其工藝結構流程圖如圖A所示，在圖A中制冷壓縮機組通過壓縮機將制冷劑(冷媒介質如R134a、R22等)壓縮成液態后送蒸發器中，冷凍循環水系統通過冷凍水泵將常溫水泵入蒸發器盤管中與冷媒進行間接熱交換，這樣原來的常溫水就變成了低溫冷凍水，冷凍水被送到各風機風口的冷卻盤管中吸收盤管周圍的空氣熱量，產生的低溫空氣由盤管風機吹送到各個房間，從而達到降溫的目的。冷媒在蒸發器中被充分壓縮并伴隨熱量吸收過程完成后，再被送到冷凝器中去恢復常壓狀態，以便冷媒在冷凝器中釋放熱量，其釋放的熱量正是通過循環冷卻水系統的冷卻水帶走。冷卻循環水系統將常溫水通過冷卻水泵泵入冷凝器熱交換盤管后，再將這已變熱的冷卻水送到冷卻塔上，由冷卻塔對其進行自然冷卻或通過冷卻塔風機對其進行噴淋式強迫風冷，與大氣之間進行充分熱交換，使冷卻水變回常溫，以便再循環使用。在冬季需要制熱時，中央空調系統僅需要通過冷熱水泵(在夏季稱為冷凍水泵)將常溫水泵入蒸汽熱交換器的盤管，通過與蒸汽的充分熱交換后再將熱水送到各樓層的風機盤管中，即可實現向用戶提供供暖熱風。
二、 節能改造的必要性
中央空調是大廈里的耗電大戶，每年的電費中空調耗電占60%左右，因此中央空調的節能改造顯得尤為重要。
由于設計時，中央空調系統必須按天氣最熱、負荷最大時設計，并且留10-20%設計余量，然而實際上絕大部分時間空調是不會運行在滿負荷狀態下，存在較大的富余，所以節能的潛力就較大，其中，冷凍主機可以根據負載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負載變化作出相應調節，存在很大的浪費。
水泵系統的流量與壓差是靠閥門和旁通調節來完成，因此，不可避免地存在較大截流損失和大流量、高壓力、低溫差的現象，不僅大量浪費電能，而且還造成中央空調最末端達不到合理效果的情況。為了解決這些問題需使水泵隨著負載的變化調節水流量并關閉旁通。
再因水泵采用的是Y-△起動方式，電機的起動電流均為其額定電流的3～4倍，一臺90KW的電動機其起動電流將達到500A，在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機的使用壽命大大下降，同時，起動時的機械沖擊和停泵時水垂現象，容易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備品、備件費用。
綜上，為了節約能源和費用，需對水泵系統進行改造，以便達到節能和延長電機、接觸器及機械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。 這是因為變頻器能根據冷凍水泵和冷卻水泵負載變化隨之調整水泵電機的轉速，在滿足中央空調系統正常工作的情況下使冷凍水泵和冷卻水泵作出相應調節，以達到節能目的。水泵電機轉速下降，電機從電網吸收的電能就會大大減少。
其減少的功耗 △P=P0〔1-(N1/N0)3〕
（1）式 減少的流量 △Q=Q0〔1-(N1/N0)〕
（2）式 其中N1為改變后的轉速，N0為電機原來的轉速，P0為原電機轉速下的電機消耗功率，Q0為原電機轉速下所產生的水泵流量。
由上式可以看出流量的減少與轉速減少的一次方成正比，但功耗的減少卻與轉速減少的三次方成正比。
如：假設原流量為100個單位，耗能也為100個單位，如果轉速降低10個單位，由（2）式△Q=Q0〔1-(N1/N0)〕=100＊〔1-(90/100)〕=10可得出流量改變了10個單位，但功耗由（1）式△P=P0[1-(N1/N0)3]=100＊〔1-(90/100)3〕=27.1可以得出，功率將減少27.1個單位，即比原來減少27.1%。
三、 水泵節能改造的方案
中央空調系統通常分為冷凍（媒）水和冷卻水兩個系統。根據國內外最新資料介紹，并多處通過對在中央空調水泵系統進行閉環控制改造的成功范例進行考察，現在水泵系統節能改造的方案大都采用變頻器來實現。
1、 冷凍（媒）水泵系統的閉環控制
〔1〕、制冷模式下冷凍水泵系統的閉環控制 該方案在保證最末端設備冷凍水流量供給的情況下，確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調節是通過安裝在冷凍水系統回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經由溫度控制器設定的溫度來控制變頻器的頻率增減，控制方式是：冷凍回水溫度大于設定溫度時頻率無極上調。
〔2〕、制熱模式下冷凍水泵系統的閉環控制 該模式是在中中央空調中熱泵運行（即制熱）時冷凍水泵系統的控制方案。同制冷模式控制方案一樣，在保證最末端設備冷凍水流量供給的情況下，確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調節是通過安裝在冷凍水系統回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經由溫度控制器設定的溫度來控制變頻器的頻率增減。不同的是：冷凍回水溫度小于設定溫度時頻率無極上調，當溫度傳感檢測到的冷凍水回水溫越高，變頻器的輸出頻率越低。
另外，針對已往改造的方案中首次運行時溫度交換不充分的缺陷，增加了首次起動全速運行功能，通過設定參數可使冷凍水系統充分交換一段時間，然后再根據冷凍回水溫度對頻率進行無極調速，并且變頻器輸出頻率是通過檢測回水溫度信號及溫度設定值經ＰＩＤ運算而得出的。
2、 冷卻水系統的閉環控制
目前，在冷卻水系統進行改造的方案最為常見，節電效果也較為顯著。該方案同樣在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過控制變頻器的輸出頻率來調節冷卻水流量，當中中央空調冷卻水出水溫度低時，減少冷卻水流量；當中中央空調冷卻水出水溫度高時，加大冷卻水流量，從而達到在保證中中央空調機組正常工作的前提下達到節能增效的目的。
現有的控制方式大都先確定一個冷卻泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設定為下限頻率并鎖定，變頻冷卻水泵的頻率是取冷卻管進、出水溫度差和出水溫度信號來調節，當進、出水溫差大于設定值時，頻率無極上調，當進、出水溫差小于設定值時，頻率無極下調，同時當冷卻水出水溫度高于設定值時，頻率優先無極上調，當冷卻水出水溫度低于設定值時，按溫差變化來調節頻率，進、出水溫差越大，變頻器的輸出頻率越高；進、出水溫差越小，變頻器的輸出頻率越低。循環變頻控制方式。
四、冷卻塔風機循環變頻閉環控制
由溫度傳感器測定冷卻塔出水溫度，經過溫控器轉換成標準的電流信號或電壓信號，送到變頻器的摸擬輸入端來控制變頻器的轉速，改變風機的風量，從而改變冷卻塔的出水溫度；當一臺風機運行仍舊不能滿足要求時，將此變頻運行的風機改為工頻運行，再變頻啟動另一臺風機，直到滿足生產裝置所需的循環水的溫度達到工藝要求為止（即水溫≤32°C）。整個控制系統為一個閉環調節系統。根據裝置的工藝要求，自動確定風機是變頻運行還好工頻運行。并做到最先運行的風機最先切除，各電機循環運行，從而延長設備使用壽命的目的。當變頻系統控制回路或者變頻器出故障的時候，將轉換開關切換到手動狀態，三臺電機運行在工頻狀態仍可滿足裝置工藝要求。
當冷卻水出水溫度介于溫度下限設定值與溫度上限設定值時，通過對冷卻水出水溫度及溫度上、下限設定值進行ＰＩＤ計算，從而達到對頻率進行無級調速，閉環控制迅速準確。
經過以上各方面改造， 節能效果更為明顯。當冷卻水出水溫度低于溫度上限設定值時，采用冷卻管進、出水溫度差來調節方式沒有將出水溫度低這一因素加入節能考慮范圍，而僅僅由溫度差來對頻率進行無極調速，而采用上、下限溫度來調節方式充分考慮這一因素，因而節能效果更為明顯，通過對多家用戶市場調查，節電率達到20％～40％ 具有首次起動全速運行功能。通過設定變頻器參數中的數值可使水系統充分交換一段時間，避免由于剛起動運行時熱交換不充分而引起的系統水流量過小。
產品性能可靠，還可大大延長電機、接觸器及機械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命，由此可為中中央空調使用單位帶來較好的經濟效益。