變頻調(diào)速技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中的應(yīng)用

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，各種大型建筑在我們國家越來越普遍，其中很多都裝有中央空調(diào)系統(tǒng)，來保持建筑內(nèi)的溫度恒定。而當前，社會對于節(jié)能問題投入了也越來越多的關(guān)注，但中央空調(diào)所產(chǎn)生的能源消耗在建筑物能源消耗總量中占據(jù)很大比重，并且正逐年增加。因此很多使用多年的中央空調(diào)系統(tǒng)正在應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)進行改造來實現(xiàn)節(jié)能、舒適的目的。其實變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)發(fā)達國已得到廣泛應(yīng)用?；诖耍谋揪蛯ψ冾l調(diào)速技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中的實際應(yīng)用要點進行分析探討。

【關(guān)鍵詞】中央空調(diào)；變頻調(diào)速；節(jié)能；措施

1、中央空調(diào)系統(tǒng)特點

1.1、干擾性

空調(diào)系統(tǒng)的干擾性來自于在全天或者全年的工作中內(nèi)部條件和外部條件的改變，外部條件例如太陽照射、溫度、風、雨、雷電、雪等；投入運行的量、照明的啟和停、工作人員的變化等是內(nèi)部條件的主要內(nèi)容。

1.2、調(diào)節(jié)對象

空調(diào)的自控系統(tǒng)主要是用來對一些干擾因素進行排除。由于不同的被控對象在相同的干擾作用下，被控量隨著時間發(fā)生變化的多少和過程也并不是完全一樣的?？照{(diào)自控系統(tǒng)就是用來對此類干擾因素進行排除，控制空調(diào)房間的空氣品質(zhì)以及溫、濕度。但是，溫度和濕度的控制效果不僅來自于自控系統(tǒng)，更重要的是來自于空調(diào)的對象特性和空調(diào)系統(tǒng)的合理性。

1.3、濕度的相關(guān)性

在空調(diào)系統(tǒng)的控制中，通常主要是對空調(diào)所在房間內(nèi)溫、濕度進行控制，而溫、濕度往往屬于相同的調(diào)節(jié)對象，這兩個量同時被調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)過程中有相互產(chǎn)生影響。要是由于一些原因，室內(nèi)溫度升高，導致空氣里水蒸氣的飽和分壓力產(chǎn)生變改變，在含濕量不變的基礎(chǔ)之上，就會導致室內(nèi)相對濕度的改變，溫度上升相對濕度就會下降，溫度下降相對濕度就會上升，在調(diào)節(jié)操作過程中，調(diào)節(jié)某一參數(shù)時，會引起另一參數(shù)的改變。

1.4、多種運行方式的轉(zhuǎn)換控制

工況即運行方式。在全天或全年的運行中，空調(diào)系統(tǒng)在進行室內(nèi)外的調(diào)節(jié)工作時，是中通過多種運行方式的轉(zhuǎn)換與控制來實現(xiàn)的。也就是說，空調(diào)系統(tǒng)的運行方式要隨室內(nèi)外條件的明顯改變進行轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)，即隨環(huán)境改變而進行工況轉(zhuǎn)換。

1.5、整體控制性

空調(diào)的自動控制系統(tǒng)通常是圍繞空調(diào)房的室內(nèi)相對濕度和空氣溫度的控制，經(jīng)過工況轉(zhuǎn)換和空氣處理的每個環(huán)節(jié)密切聯(lián)系的統(tǒng)一性控制系統(tǒng)。在空調(diào)系統(tǒng)中，對空氣處理設(shè)備進行啟用和停止要按照相關(guān)的工作準則，除此之外，聯(lián)鎖控制和各個參數(shù)調(diào)節(jié)與室內(nèi)溫、濕度是密切相關(guān)的。不可單獨調(diào)節(jié)。

2、中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能現(xiàn)狀分析

2.1、制冷機組啟?？刂?/p>

對于制冷機組的啟停控制策略過于簡單：一般管理人員總是想當然地認為盡可能地減少主機的開啟臺數(shù)是節(jié)能的。所以，往往等出水溫度很高或者用戶側(cè)發(fā)生抱怨、投訴，才會增加機組開啟臺數(shù)。這種控制手段最直接的影響就是舒適性受到很大的破壞，違背了設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)的初衷；另外，實際也并不節(jié)能，一般制冷機組的最高效率點往往并不是100%負荷，而是70%--80%負荷工況下，出水溫度太高，機器肯定是滿負荷或者超負荷了，而且，實際水溫的居高不下，往往會導致循環(huán)水泵和末端風機的能耗增加，系統(tǒng)總能耗肯定會增加。

2.2、定冷凍水、冷卻水設(shè)定溫度

冷卻水或冷凍水供回水溫度一經(jīng)設(shè)定，就基本不會改變。我們都知道，較低的冷卻水回水溫度和較高的冷凍水出水溫度對于提高機組的能效比是比較有效的，研究表明，空調(diào)冷凍水每提高一度，機組運行效率提高4.3%，當然，降低冷卻水回水溫度基本也能起到同樣的效果。實際上，無論是在整個漫長的空調(diào)季節(jié)還是在每一天當中，隨著室外的環(huán)境溫度變化，都是可以通過改變冷凍水、冷卻水的設(shè)定溫度達到提高機組效率的目的。

2.3、定流量運行

絕大部分空調(diào)水系統(tǒng)都是定流量運行，也有很多系統(tǒng)雖然配置了變頻器，但往往也就是簡單地設(shè)定一個較低的頻率，并不作動態(tài)調(diào)節(jié)。還有一些系統(tǒng)配置了變頻器，因為技術(shù)手段粗糙，引發(fā)了水力失調(diào)等其他問題，最終導致失敗。水泵變頻固然簡單，但終究是個系統(tǒng)問題，所以，還是要全面地考慮問題，把系統(tǒng)作為一個整體來考慮。

2.4、冷卻塔逐臺開啟

一般冷卻塔的配置都按照“一對一”原則，即一臺冷機對應(yīng)一臺冷卻塔，開啟一臺制冷機組的同時也對應(yīng)開啟一臺冷卻塔，只要冷卻水回水溫度達到設(shè)定值，其他冷卻塔都不會啟用。這種方法當然不是什么錯誤，但是從節(jié)能的觀點看，不是一個好的控制策略。而且，因為冷卻塔風機的裝機功率遠小于制冷主機和循環(huán)水泵的裝機功率，所以，在節(jié)能上也沒有引起太多重視。但是，控制好冷卻水回水溫度，充分挖掘冷卻塔的自然冷卻能力，不但能降低風扇的能耗，更能提高制冷主機的效率，所以這方面的節(jié)能潛力是不容忽視的。

3、變頻調(diào)速技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中的具體應(yīng)用

3.1、變頻調(diào)速技術(shù)在中央空調(diào)主機中的應(yīng)用

中央空調(diào)主機是整個中央空調(diào)系統(tǒng)的核心，其最重要的作用是為整個中央空調(diào)系統(tǒng)制造冷源及熱源由于整個建筑物內(nèi)部的冷量需求或熱負荷處于不斷變化的動態(tài)過程中，空調(diào)主機輸送的制冷量或制熱量就需要與建筑物內(nèi)部總需冷或熱的量達到一個動態(tài)匹配的效果為了達到這個效果，這就需要采取一定的技術(shù)手段，而變頻調(diào)速技術(shù)在實現(xiàn)這個動態(tài)結(jié)果中起到了至關(guān)重要的作用

3.2、變頻技術(shù)在水系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保中的應(yīng)用

制冷空調(diào)系統(tǒng)的負荷需求是不斷發(fā)生變化的，其影響因素很多，如受環(huán)境溫度的影響等，因此結(jié)合制冷空調(diào)水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來使用變頻技術(shù)才能更好地實現(xiàn)空調(diào)的節(jié)能環(huán)保。比較先進的空調(diào)系統(tǒng)一般都采用泵變流量水系統(tǒng)，目前常用的變流量水系統(tǒng)有一次泵變流量和二次泵變流量水系統(tǒng)，為了實現(xiàn)變流量的調(diào)節(jié)，需要借助變頻器的使用。圖1為水系統(tǒng)中變頻控制示意圖，它是通過變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)水系統(tǒng)中負荷流量的變化。

對于封閉式的制冷空調(diào)水系統(tǒng)而言，水泵的功率與流量的關(guān)系為：

變速水泵的能耗可采用以下式子計算：

其中，H為水泵揚程；Q為水泵的流量；ρ為水的密度；η為水系統(tǒng)的效率。由以上式子可知，當流量發(fā)生變化時，其功耗按相應(yīng)的比例發(fā)生變化。因此在空調(diào)水系統(tǒng)采用變頻技術(shù)對水泵實施變頻調(diào)速控制，使其根據(jù)負荷的變化而相應(yīng)地不斷調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，減少能源的消耗，達到節(jié)能環(huán)保的目的。制冷空調(diào)作為主要的耗電耗能設(shè)備，為滿足節(jié)能環(huán)保的需求，采用變頻調(diào)速技術(shù)是必然的發(fā)展趨勢。采用變頻技術(shù)的制冷空調(diào)基本上是在輕載的情況下運行的，與沒有采用變頻技術(shù)的空調(diào)相比，在室外的氣溫和負荷發(fā)生變化時可通過變頻器改變電機的頻率來改變相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，不僅能達到節(jié)能環(huán)保的目的，還可以改善室內(nèi)的舒適性，同時還能使空調(diào)的啟動電流減小，電機的啟動平滑，所產(chǎn)生的沖擊噪聲也隨之減小，可改善工作環(huán)境，并延長制冷空調(diào)的壽命

3.3、變頻調(diào)速技術(shù)在中央空調(diào)末端送風系統(tǒng)中的應(yīng)用

變頻調(diào)速技術(shù)在在中央空調(diào)末端送風系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅能夠較好的調(diào)節(jié)送風量，節(jié)約能源，還能夠降低中央空調(diào)運行的嗓音，大大提高舒適度在對末端送風系統(tǒng)的控制方式方面，比較古老的方法是將手動型控制終端設(shè)置在室內(nèi)，將變頻器中的供電設(shè)置改成由空氣開關(guān)控制，需要開啟空調(diào)時只需要在配電控制室操作即可當外界溫度變化較為明顯時，可以采用內(nèi)置PID軟件的變頻器利用電位器設(shè)定所需溫度，變頻器通過收集反饋得到的溫度測量值，利用PID車欠件自動改變輸出頻率，調(diào)整末端送風量為考慮經(jīng)濟成本，如果變頻器中沒有內(nèi)置的PID軟件，則只需要連接一個外置的PID調(diào)節(jié)器就可達到同樣的效果如今，隨著樓宇自動控制系統(tǒng)的發(fā)展，末端送風系統(tǒng)已經(jīng)可以通過樓宇控制系統(tǒng)實現(xiàn)對變頻器的監(jiān)控與直接控制，可以更加有效的實現(xiàn)節(jié)能為了達到更好的節(jié)能效果，應(yīng)選擇節(jié)能型變頻器在安裝條件方面變頻器不應(yīng)安裝在潮濕環(huán)境中.

總言之，實際工作中，將變頻調(diào)速手段運用于中央空調(diào)系統(tǒng)之中，能夠?qū)δ茉从泻艽蟮墓?jié)省，從而根本上降低了中央空調(diào)的能源消耗，即加大對中央空調(diào)能源消耗的控制力度，不僅能夠提升能源的使用效率，更能夠帶來巨大的社會及經(jīng)濟效益。而隨著科學技術(shù)的進步，我國也正在將變頻調(diào)速技術(shù)逐步應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中，這樣不僅符合我國堅持可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代化建設(shè)理念，而且也在實際上可以節(jié)約很多資源能量。因此在以后的實際工作中必須得到我們的重視發(fā)展。

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