中央空調(diào)系統(tǒng)的變頻控制設(shè)計

鄒屹峰

摘 要：隨著人們生活水平的提高，現(xiàn)代建筑中中央空調(diào)系統(tǒng)的使用率越來越高。但中央空調(diào)的高能耗也是其發(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。本文主要分析了中央空調(diào)系統(tǒng)的變頻控制設(shè)計。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)；變頻控制設(shè)計；系統(tǒng)；水循環(huán)系統(tǒng)

目前，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大型中央空調(diào)系統(tǒng)的普及率也日益提升。中央空調(diào)系統(tǒng)帶給人們舒適便捷的生活體驗，但同時也消耗掉大量能源。近年來，我國大力倡導(dǎo)建設(shè)能源節(jié)約型社會，國家已經(jīng)把降低能耗、提高效益擺在了重要位置。傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行方式已經(jīng)不能適應(yīng)目前的發(fā)展情況，所以必須采用更加合理科學(xué)的管控方式。采用變頻技術(shù)對中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行有效管控，對于提高能源利用率具有比較深遠(yuǎn)的意義。

一、中央空調(diào)的工作原理和控制思想

中央空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)工作原理的類型區(qū)分，主要有冷熱水機(jī)、風(fēng)管機(jī)等，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。在制冷時，將冷凍物質(zhì)送到風(fēng)機(jī)盤營系統(tǒng)中，然后再與室內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換，最后把空氣的熱量交換回來帶到制冷系統(tǒng)中。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。另外，一般情況下中央空調(diào)循環(huán)水流動的速度是固定的，即中央空調(diào)系統(tǒng)隨時處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。由此看來效率顯然很低，浪費(fèi)能源，并且大多數(shù)中央空調(diào)都是采用人工控制節(jié)能。如果采用智能單元來控制循環(huán)水的流動速度，協(xié)調(diào)各水泵風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，使循環(huán)水的冷熱量充分被使用，同時使空調(diào)主機(jī)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，充分利用空調(diào)機(jī)組的最佳能耗比，提高主機(jī)運(yùn)行效率，這是我們節(jié)能控制的主要目的?？傊?，中央空調(diào)的工作原理，簡單來說就是室內(nèi)外熱量的循環(huán)交換過程，在這個過程中，水循環(huán)系統(tǒng)的耗能最大，所以也是變頻控制需重點(diǎn)考慮的環(huán)節(jié)。

二、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，中央空調(diào)系統(tǒng)的在設(shè)計時，要達(dá)到節(jié)省主機(jī)制冷循環(huán)系統(tǒng)的能耗。在主機(jī)制冷系統(tǒng)中，最重要部分是壓縮機(jī)。為了降低起動電流和溫升，減少運(yùn)行振動和噪聲，壓縮機(jī)要采用軟控制方式進(jìn)行起動和制動。同時，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)。除此之外，壓縮機(jī)可以采用多機(jī)并聯(lián)制冷方式，每次系統(tǒng)啟動后，所有壓縮機(jī)都投入到工作當(dāng)中，當(dāng)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的出口溫度小于8℃時，維持運(yùn)轉(zhuǎn)1～5h，然后根據(jù)情況關(guān)閉部分壓縮機(jī)，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9～12℃范圍內(nèi)，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。

三、送風(fēng)系統(tǒng)變頻設(shè)計

對于系統(tǒng)中的送風(fēng)系統(tǒng)，其變頻控制設(shè)計主要通過相關(guān)的送風(fēng)設(shè)備來完成，一般主要包括變風(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。對地風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變，要保持保持風(fēng)機(jī)穩(wěn)定，方便于系統(tǒng)控制，而且節(jié)能效果良好。除此之外，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，因為對于整個的空調(diào)區(qū)域而言，由于其空間不大，但是對舒適性的要求卻比較高，因此，應(yīng)根據(jù)用戶的一些需求來調(diào)整。另外，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，則要采用多段速變風(fēng)量的方法進(jìn)行控制。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。在系統(tǒng)運(yùn)行時，若系統(tǒng)需要較小的風(fēng)量，可以通過改變吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法控制風(fēng)量，減少風(fēng)機(jī)能耗。

四、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，并且結(jié)合水泵電機(jī)的運(yùn)行，保持整個水循環(huán)系統(tǒng)的良好運(yùn)行，但是一定要控制好水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使電機(jī)在輸送能量過程中，確保能量的充分利用。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。

在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)變頻設(shè)計中，冷卻水的進(jìn)水溫度就是冷卻水塔的水溫，但由于外界因素影響，單靠進(jìn)水溫度不能作為反映冷凍機(jī)組內(nèi)熱量的產(chǎn)生量，只有依靠進(jìn)水和回水作為控制冷卻水泵的依據(jù)。在此過程中，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；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。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。

在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的變頻設(shè)計中，冷凍機(jī)組冷凍出水，冷凍水的溫度相對穩(wěn)定，回水溫度高低反映了室內(nèi)溫度的高低。因此通過對回水溫度的檢測，進(jìn)行冷凍水泵的變頻調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)回水的恒溫控制。同時需要修正頻率來進(jìn)行冷凍水溫差的控制，使得電機(jī)轉(zhuǎn)速能夠有效保持在穩(wěn)定的數(shù)值。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。

五、結(jié)束語

綜上所述，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)來降低中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗。在中央空調(diào)的節(jié)能設(shè)計中，要采用變頻控制，有效控制主機(jī)以及空調(diào)系統(tǒng)，提升系統(tǒng)及機(jī)組的工作效率，降低空調(diào)能耗，達(dá)到增收節(jié)支、降低運(yùn)營成本的目的。

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