前言： 　　國內的變頻器節能應用已有幾年時間了，放眼市場上，滿坑滿谷的變頻器廠，到處都是宣稱可以節能30%以上的節能公司。但回過頭來，為什么又有許多客戶對變頻器節能采取了”不相信”的態度呢?筆者在市場觀察多年，也投入研究許多個案，發現了一個不可爭的事實： 　　“設計值的大小，直接影響了水泵風機變頻節能的成果”節能廠家也得碰運氣的，如果今天遇到了一個節能項目，水泵或風機在設計初期就裝了太大了，隨便裝個變頻器，把頻率小小的降到40Hz，嘿嘿，不多說，30%以上的節能率很容易就可以對客戶交差了。但運氣真的每次都這么好嗎?相信一定有人碰到過，好不容易接到一個項目，當著客戶面拍胸保證”看我的，一定可以幫您省到電!”，問題來了，變頻器裝上了，先是發現，客戶的系統設計值本來就不高，可能不到5%的空間。再來，頻率好不容易降到45Hz，卻發現揚程（末端壓力）好像不夠了，水是打上去了～～～可是壓力不夠，客戶的用水需求根本滿足不了，只要一變頻，就搞得客戶現場亂成一團。節能是談不上了，趕緊想辦法下臺吧～～～這就是為什么筆者在看了眾多案例，訪問許多有經 驗的客戶之后，對于變頻節能眾口不一的原因，有人叫好、卻有人唾罵。設計值的高低成了變頻節能業界的一個老大難問題。遇到設計值超高的項目，那是前世有修、三生有幸了，不但能輕松結案，還可以拿這個案例來當”樣板工程”，客戶也會高高興興的付錢。但遇到設計值接近零的項目呢?變頻器形同廢物，不但節不到電，變頻器也得耗電，這可難了，客戶不依不饒，要你給個交代，不但不給錢，恐怕還得免費幫你來個負面宣傳，生意難作啊～～～ 　　想必有很多從事變頻節能的朋友們常會想這個問題吧～～～! 設計值趨近于零的變頻器節能方案： 針對傳統風機水泵變頻節能方案的所有缺點，我們提出了一個新的思維： 我們以水泵的運用為例： 一臺流量Q 的水泵，相當于使用二臺水泵降頻后，均運轉于1/2 Q流量的和。 供給總流量不變 Q = 1/2Q + 1/2Q 因為流量與馬達轉速成正比，所以得知頻率降為原來的1/2。 又因為馬達轉速與輸入電力為三次方比的關系， 所以P2 （變頻后每臺水泵之消耗電力）=（1/2）3 P1（原消耗電力）=（1/8） P1=0.125P1 并聯運轉后二臺水泵共耗電: 2P2= 2 x 0.125P1=0.25P1 故并聯變頻后之節能效率=P1–0.25P1= 0.75P1= 75% P1 在上面的例子里，我們提出了一個”共同運作”的想法，將原本只有一臺水泵的工作分給二臺來作，讓變頻后的供水量沒有任何變化，但在用電量上卻產生了相當大的不同。 當然，這只是理論值，實際操作起來仍有差異，至少不會是省了75%的電，有揚程的問題（平方比），有管損，有電機的效能問題等等!但可不可行呢?答案卻是絕對的! 我們運用了模糊控制加上PID的運算，成功的運用在設計值為零的供水系統上，并取得了成功。 案例： 某酒店的冷凍水泵節能項目：30KW水泵二臺（一用一備） 原節能設計，溫差控制，變頻器一拖二運作（很標準的設計吧!） 以出水的水溫來做控制的依據，節能率目標30%（變頻至40Hz左右） 運作狀態：頻率降至48Hz時，水量產生不足的現象，導致冰水主機提高運轉效能，整體用電量比未變頻前提高50%。客戶當然無法接受此一結果。只得尋求其它的解決方案。 解決方案： 　　改造開始由原來的溫差供水改為恒壓供水。增加一臺變頻器。由于原來的供水方式會造成冰水主機供水不足，且水壓不夠，故我們改以無段變頻恒壓運轉控制，以維持原系統揚程之需求控制并提供充足水量之供應，避免主機不正常停禨且達到充分熱交換能力之功能。 　　其單臺水泵供水壓力為4.5KG，在系統設定上，我們設定二臺水泵同時變頻共作，同樣供水4.5KG，頻率自動控制。 原理: 　　模糊比例積分微分控制恒壓變頻系統主要是根據給水系統或其它設備負載狀態情形，透過系統壓力高低變化反應作實時控制，而此系統可設定壓力值，依照系統實際需求壓力值計算，傳輸及通訊，使系統成為（VWV）定揚程無段變水量控制，系統功能具無段變水量，同頻同降，交亙輪替，及臺數控制等、使系統控制保持在最佳效率及最佳節能運轉點運轉。 而不僅如此因為透過變頻軟性起動，使得系統起動無瞬間過電流現象而降低機械磨損，進而延長使用壽命而其最大效率運用在控制精準度及電力負載節能控制方面，由于運用高科技FUZZY控制技術，仿人工智能神經系統，壓力控制精準度可達±1psi。 　　在實際運作之后，依照空調冰水主機的與風柜的需求，系統自動調整供水量，維持管道壓力的恒定，兩臺水泵的運轉頻率基本維持在35Hz上下，主機也不再因水量不足而提高運轉效能，其節能效率計算如下： 未變頻前每日用電量： 30KW x 24（小時）=720 度 變頻共作后： 30KW x （35/50）3 x 2 x 24（小時）=493度 節能率： 1-（493/720） x 100%=31.5% 在上述的案例中，我們成功的解決了國內一般節能方案中的難題，在設計值為零的狀態之下，仍可以取得節能的成果，并且不改變原供水需求量，也就是說，我們的新方案節能目標并不是”設計值”，當然，如果有設計值的存在，其節能效率會更驚人的。 　　截至目前為止，我們已成功的完成過最高9臺水泵變頻共作系統，并且把這個想法演化成一個安裝、設定簡單的產品。其優點如下： 1.恒壓供水，不造成系統水錘作用，而不因壓力過高使給水管路系統損害。 2.供水維持高效率機動性，恒壓時能源消耗低,并可提高其適當給水能力。 3.軟性起動，避免水錘作用，降低機械磨損，延長使用壽命。 4..無段線性變化，壓力控制誤差可達±1psi。 5.泛用型變頻器，可替換之模塊，操作簡易，維修簡單。 6.系統DIY，選配備齊全，并可適用任何型式感知器，使用者可根據系統需求自行增減設備。 7.本控制系統適用于任何需要恒溫（壓）、差溫（壓）及流量無段變速之設備。 8. 可自動計算調整運行水泵臺數，備用泵的功能性仍然存在，不會因系統中任一個水泵故障造成系統供水的任何問題。 結語： 　　傳統的水泵風機節能方案，已行之有年。但其缺點是相當明顯的，如設計值低時的無法使用，多臺水泵共作時會造成管道渦流，供水不穩的現象。 　　另外，筆者在這里也想點破一個事實：傳統方案在市場多年的運作，有許多節能公司在為客戶安裝時均以高節能率來哄騙客戶，其實其節能率計算方式是有水份的。 　　一套系統的節能率，不該以單臺水泵的變頻后用電量來計算，應該以整套系統來看待。國內有相當多的節能同業是用單臺方式來計算節能率的，這其實是不科學的。 舉例說明： 如果有一套2用1備的水泵做節能設計，假設全是100KW的水泵，平時用電就是每小時200度的電。 以傳統的節能方式來看，大多是用一拖二的變頻器切換，另一臺就ON/OFF控制。 其用電計算： 變頻至40Hz時 （40/50）︿3 x 100Kw + 100Kw（單臺工頻）=151.2Kw 如以我們的新節能方案來操作： 變頻共作： 原2臺工頻供水，改成3臺同步變頻共作供水，各供水70%（即頻率降至35Hz） （35/50）︿3 x 3（臺） x 100kw=102.9KW 在供水量上，原設計供水約180%（只省掉設計值），而我們的新方案可以供水至210%（3臺各供水70%，比原需求更高）。 節能率： 原設計方案： 1-（151.2/200（2臺）） x 100%=24.4%（合理的算法） 有些節能公司的計算并非如此，是用以下的方式來算 1-（51.2/100（單臺）） ｘ100%=48.8% 好像很高，其實只是數字游戲，原本就是開2臺的用電，為何用1臺計算呢? 反觀我們的新方案： 1-（102.9/200（2臺）） x 100%=48.5% 新方案的節能效率與實施風險全在我們的控制之下，且傳統方式的供水會因兩臺水泵供水壓力（揚程）不同，導致變頻端的水泵被壓制出水，實際出水量是不足80%，最重要的是，對水泵也有不好的影響（如效率、壽命等）。