中央空調(diào)的變頻控制設(shè)計及其節(jié)能探討

莊立群

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)與科技的不斷發(fā)展，中央空調(diào)也得到了普及。節(jié)約能耗是中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。文章主要對中央空調(diào)系統(tǒng)的各個部分的變頻控制進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了節(jié)能分析。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)； 變頻控制設(shè)計； 節(jié)能

隨著人們生活水平的不斷提高，中央空調(diào)的應(yīng)用也更加廣泛，并為人們創(chuàng)造了舒適的環(huán)境。但中央空調(diào)的高能耗也是中央空調(diào)發(fā)展中需要解決的重要問題。應(yīng)有效應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)來降低空調(diào)的運(yùn)行成本。

1 中央空調(diào)的工作原理

中央空調(diào)系統(tǒng)的類型主要有冷熱水機(jī)、風(fēng)管機(jī)等，根據(jù)其類型可進(jìn)行工作原理的區(qū)分。風(fēng)管機(jī)主要是利用室內(nèi)機(jī)的制冷劑蒸發(fā)的原理來進(jìn)行制冷。制冷時，室外的制冷機(jī)組將氣體制冷劑進(jìn)行吸收，然后壓縮，輸送到各機(jī)組，然后通過回風(fēng)口吸入冷空氣，再通過散流器將其輸送到室內(nèi)。冷熱水機(jī)組的工作原理主要是通過熱媒水和冷媒水來進(jìn)行制熱和制冷。制熱時，對熱媒水升溫，制冷時，對冷媒水降溫。

2 主機(jī)制冷系統(tǒng)變頻控制設(shè)計

主機(jī)在制冷系統(tǒng)是中央空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。一般主機(jī)制冷循環(huán)系統(tǒng)的能量消耗是中央空調(diào)系統(tǒng)的能量消耗的百分之六十以上。因此要達(dá)到節(jié)能的效果主要是在中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中達(dá)到節(jié)省主機(jī)制冷循環(huán)系統(tǒng)的能耗。主機(jī)制冷系統(tǒng)的重要部分是壓縮機(jī)，因此設(shè)計時主要壓縮機(jī)的變頻控制進(jìn)行合理的設(shè)計。充分發(fā)揮變頻控制的作用能夠很好的降低壓縮機(jī)的振動，能夠降低機(jī)器的溫度并且避免噪音的出現(xiàn)。并且變頻設(shè)計可以使主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)載變化的檢測，并減小啟動電流，實(shí)現(xiàn)軟啟動和軟制動。在設(shè)計中壓縮機(jī)的變頻參數(shù)是固定的，需要通過設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化壓縮機(jī)的變頻控制設(shè)計，使得中央空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行時達(dá)到好的運(yùn)行狀態(tài)。同時還要根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行中央空調(diào)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的修改，減小設(shè)備功耗量。并且壓縮機(jī)可以采用多機(jī)并聯(lián)制冷方式，在開機(jī)時，可以先讓所有的壓縮機(jī)都投入工作，將冷凍水的出口溫度降低到八攝氏度以下，在運(yùn)行一到一點(diǎn)五個小時后將部分壓縮機(jī)關(guān)閉，由剩余的壓縮機(jī)變頻來進(jìn)行制冷量的維持，冷凍水的出口溫度會在九攝氏度到十二攝氏度之間波動，并且這種工作狀態(tài)的取得的制冷效果很好，節(jié)能效果也很顯著。

3 送風(fēng)系統(tǒng)變頻設(shè)計

中央空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)系統(tǒng)需要送風(fēng)設(shè)備來進(jìn)行完成相應(yīng)的變頻控制設(shè)計，送風(fēng)設(shè)備主要包括變風(fēng)量風(fēng)機(jī)、盤管風(fēng)機(jī)、新風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)等。送風(fēng)系統(tǒng)中的變頻器用來完成地風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得風(fēng)機(jī)能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)行。同時保證變頻控制的工作效率，防止冷凍水從頂棚溢出，提高系統(tǒng)控制效率，保證系統(tǒng)的節(jié)能效果。并且送風(fēng)系統(tǒng)的變頻控制設(shè)計是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的重要途徑。并且中央空調(diào)的溫度控制區(qū)域?qū)κ孢m性的要求較高，實(shí)現(xiàn)變頻風(fēng)機(jī)的變頻控制需要恒溫PID，在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)用戶的一些需求來調(diào)整。若是大型中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計，在設(shè)計時為解決負(fù)荷過大的問題，應(yīng)采用多段變風(fēng)量的控制方式，通過使用這種控制方式來進(jìn)行風(fēng)量的估算，然后對主機(jī)微控制器編程來實(shí)現(xiàn)估算。若系統(tǒng)需要較小的風(fēng)量，可以通過控制吹風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來減少風(fēng)量，減少風(fēng)機(jī)能耗。

4 水循環(huán)系統(tǒng)變頻設(shè)計

水循環(huán)系統(tǒng)的變頻設(shè)計也是中央空調(diào)的變頻設(shè)計的重要部分。水循環(huán)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)，通過調(diào)整速度運(yùn)行冷凍水和冷卻水。但在調(diào)速的過程中應(yīng)做好水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速的控制，使得電機(jī)輸送過程中能量能夠得到很好的利用。同時應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況對待水循環(huán)系統(tǒng)的變頻設(shè)計原則。水循環(huán)系統(tǒng)的變頻設(shè)計包括冷卻水循環(huán)系統(tǒng)變頻設(shè)計和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)變頻設(shè)計。冷卻水系統(tǒng)變頻控制的設(shè)計一般是通過水溫和機(jī)組形成閉合的控制系統(tǒng)，發(fā)揮變頻調(diào)節(jié)的作用。若室溫較低，空調(diào)在制冷時就不會有太大的負(fù)荷，并且通過變頻控制能夠減少冷凍水泵轉(zhuǎn)速達(dá)到降低能耗的作用，若室內(nèi)溫度很高，設(shè)備制冷時的負(fù)荷就會較大，需要提升冷凍水泵的轉(zhuǎn)速來降低室內(nèi)溫度。由此可知，在進(jìn)行變頻控制設(shè)計時要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行考慮。并且冷凍機(jī)組的配置應(yīng)以最大負(fù)荷來進(jìn)行考慮，設(shè)計時要做好百分之十到百分之二十的設(shè)計余量。因此在進(jìn)行中央空調(diào)的節(jié)能設(shè)計中要很好的分析電機(jī)電源的頻率，并進(jìn)行合理的調(diào)整，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，做好泵的流量、軸功率及轉(zhuǎn)速的控制。對于冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的變頻設(shè)計，需要通過溫度床來進(jìn)行水溫和水量的控制，同時將傳感器安裝在水管冷凍水的回水管處， 并將結(jié)合PID調(diào)節(jié)器和變頻器，形成冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。同時需要修正頻率來進(jìn)行冷凍水的溫差的控制，使得電機(jī)轉(zhuǎn)速能夠有效的保持在穩(wěn)定的數(shù)值。在冷凍水循環(huán)的運(yùn)行過程中，由風(fēng)機(jī)組件調(diào)節(jié)出水量，使得水泵電機(jī)的功率能夠得到有效的降低。冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的制冷模式為，若室溫較低，在制冷的過程中，產(chǎn)生的負(fù)荷就不會太大，并且通過變頻控制能夠有效降低水泵轉(zhuǎn)速來減少能耗。若室內(nèi)的溫度很高，設(shè)備在制冷時會產(chǎn)生較大的負(fù)荷，這時需要將冷凍水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑黾樱员氵_(dá)到使室內(nèi)溫度快速降低的目的。因此當(dāng)室內(nèi)溫度值不穩(wěn)定，不斷發(fā)生波動時，中央空調(diào)的冷凍水泵的轉(zhuǎn)速也會隨之發(fā)生一定的調(diào)整，不斷發(fā)生變換。并且當(dāng)一臺電機(jī)達(dá)不到其工作所需要的功率值時，需要增加第二臺電機(jī)的投入使用，以此類推不斷增加使用，直到達(dá)到相應(yīng)的要求為準(zhǔn)。

總之，中央空調(diào)系統(tǒng)的高能耗是目前亟需解決的問題，并且會限制中央空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展。需要采取變頻技術(shù)來很好的降低中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬德杰.中央空調(diào)的變頻控制設(shè)計及節(jié)能分析[M].城市建設(shè)理論研究，2014，08（22）：39-40.

[2]丘呈龍.中央空調(diào)的變頻控制設(shè)計及節(jié)能分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012，05（31）：78-79.

[3]朱里.淺析變頻器發(fā)展和應(yīng)用趨勢[DB].http：//www.zytxs.com/paper/pp10743.html.endprint