變頻技術(shù)在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應用

戴喬松

摘要：在可持續(xù)發(fā)展的當今社會，實現(xiàn)電能的高效節(jié)約利用成為突出問題，此問題的解決不僅需要創(chuàng)新的技術(shù)突破，更需要強有力的市場上推進，而變頻技術(shù)的完善與發(fā)展在很大程度上便可以實現(xiàn)電能的節(jié)約。將變頻調(diào)速技術(shù)引入中央空調(diào)控制系統(tǒng)中，一方面能夠提高空調(diào)房間的舒適度、降低噪音；另一方面能夠提高中央空調(diào)的自動化水平、降低能源消耗。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；中央空調(diào)；制冷系統(tǒng)；應用

一、中央空調(diào)系統(tǒng)的組成及工作原理

（一）中央空調(diào)系統(tǒng)的組成 中央空調(diào)系統(tǒng)包括冷凍機組、冷卻水塔、“外部熱交換”系統(tǒng)以及冷卻風機。

（1）冷凍機組：為中央空調(diào)的“制冷源”。通過冷凍機組對通往各個房間的循環(huán)水進行“內(nèi)部熱交換”，將其降溫為“冷凍水”

（2）冷卻水塔：為冷凍機組提供“冷卻水”。

（3）“外部熱交換”系統(tǒng)：由兩個循環(huán)水系統(tǒng)組成

a冷凍水循環(huán)系統(tǒng)：冷凍泵與冷凍水管道共同組成。冷凍水從冷凍機組流出，通過冷凍泵加壓，將其泵入冷凍水管道，然后在各個房間內(nèi)進行熱交換，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度降低，達到控溫的目的。b冷卻水循環(huán)系統(tǒng)：冷卻泵、冷卻水管道與冷卻塔共同組成。冷凍機組進行熱交換，在水溫冷卻的同時，將有大量的熱量被放出，循環(huán)冷卻水對該熱量進行一定程度的吸收，達到升溫冷卻水的目的。冷卻水經(jīng)由冷卻泵進入冷卻塔，并在冷卻塔中與大氣進行熱交換，然后再轉(zhuǎn)回到冷凍機組。如此進行反復無限循環(huán)，冷水機組釋放的熱量全部帶走。

（4）冷卻風機：a.室內(nèi)風機：將其安裝于需降溫的房間內(nèi)，借助空調(diào)系統(tǒng)冷熱量轉(zhuǎn)化氣流的方式，促進房間內(nèi)的熱交換。b.冷卻塔風機：能夠降低冷卻塔的水溫，促進水氣的熱量交換。

（二）中央空調(diào)系統(tǒng)的工作原理 冷凍機組首先需要通過壓縮機，把制冷劑壓縮成液態(tài)，然后再把它送到蒸發(fā)器中，完成與冷凍水活躍的熱交換，達到將冷凍水制冷的目的；第二步則是通過冷凍水泵將冷凍水運送到各風機風口的冷卻盤管中，由風機吹送冷風以此實現(xiàn)降溫；最后，蒸發(fā)后的制冷劑會在冷凝器中釋放大量的熱量，并與冷卻循環(huán)水進行熱交換，帶有熱量的冷卻水借助冷卻水泵泵到散熱水塔上，通過冷卻塔風機進行冷卻降溫，實現(xiàn)與大氣間的熱交換，最終將熱量散發(fā)到大氣中去。

由此可以看出，中央空調(diào)系統(tǒng)的工作過程是一個不斷進行熱交換能量轉(zhuǎn)換的過程。在此過程中，主要通過冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)傳遞能量。因此，冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)在整個中央空調(diào)控制系統(tǒng)具有不可替代的作用。

二、對中央空調(diào)應用變頻技術(shù)調(diào)速系統(tǒng)的綜合分析

中央空調(diào)系統(tǒng)的外部熱交換主要通過兩個循環(huán)水系統(tǒng)實現(xiàn)的。循環(huán)水系統(tǒng)的回水與進（出）水的溫差，在很大程度上反映了需要進行熱交換的熱量。因此，通過回水與進（出）水的溫差可以實現(xiàn)對循環(huán)水流動速度的控制，從而能夠很好的掌控熱交換的速度。

（一）對冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制 冷凍水的出水溫度是由冷凍機組“冷凍”產(chǎn)生的，在一般情況下是相對穩(wěn)定的。因此，僅僅以回水溫度為依據(jù)，就能知曉室內(nèi)溫度的高低。冷凍泵的變頻調(diào)速系統(tǒng)，可以只根據(jù)回水溫度進行以下控制：假若回水溫度高，則證明室溫高，此時應當加快冷凍泵的轉(zhuǎn)速與冷凍水的循環(huán)速度；第二種情況便是，回水溫度低，證明室溫低，可適當降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減慢冷凍水的循環(huán)速度。簡單總結(jié)一下就是：針對冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，可以根據(jù)回水溫度或者是通過變頻調(diào)速，達到對回水的控溫的目的。

（二）對冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制 冷卻塔的水溫受外界環(huán)境溫度的影響，僅僅之依據(jù)測得的水溫并不能準確地反映出冷凍機組內(nèi)產(chǎn)生熱量的多少。因此，針對冷卻泵，一般會以進水和回水間的溫差作為控制依據(jù)，對其溫差進行合理控制。假若溫差大，則證明冷凍機組產(chǎn)生較多的熱量，此時應該加快冷卻泵的轉(zhuǎn)速，提高冷卻水的循環(huán)速度；假若文拆小，則采取相反的措施，已達到節(jié)約能源的目的。

三、中央空調(diào)采用變頻技術(shù)調(diào)速系統(tǒng)的切換方式

（一）一臺變頻器的方案 一臺變頻器控制若干臺冷凍泵，另一臺變頻器控制若干臺冷卻泵。每個泵之間的切換方法如下：首先需要啟動1號泵，對其進行恒溫控制。當1號泵的工作頻率上升到50Hz時，將其切換為工頻電源；同時需要把變頻器的給定頻率立即降為0Hz，實現(xiàn)2號泵與變頻器的成功連接，并開始啟動2號泵，實施恒溫控制。當2號泵的工作頻率上升至到50Hz時，后面的操作跟1號泵與2號泵的連接一模一樣。當3號泵的工作頻率下降到設定的下限切換頻率時，1號泵需要停機。當3號泵的工作頻率再次下降到設定的下限切換頻率時，此時2號泵也需要停機。在做這種情況下，僅剩3號泵處于變頻調(diào)速的狀態(tài)。假如應用此方案只需一臺變頻器即可，設備投資相對較少，但并不能取得很好的節(jié)能效果

（二）全變頻方案 全部冷凍泵和冷卻泵均采用變頻調(diào)速。其切換方法如下：首先啟動1號泵，進行恒溫控制。當工作頻率上升到設定的上限切換頻率（通?？尚∮跁r50Hz，如48Hz）時，此時啟動2號泵，那么此時1號泵和2號泵會同時進行變頻調(diào)速，以此對恒溫差進行控制。當工作頻率再一次上升到設定的上限切換頻率時，3號泵將會啟動，在這種情況下是三臺泵同時進行變頻調(diào)速，以此對恒溫差進行控制。在三臺泵同時運行時，假若出現(xiàn)工作變頻下降到設定的下限切換值餓情況，此時可將3號泵關(guān)閉，使整個系統(tǒng)進入到兩臺運行的狀態(tài)；假若頻率持續(xù)下降到下限切換值時，2號泵則需要立即關(guān)閉，整個系統(tǒng)處于單臺運行的狀態(tài)。在全頻調(diào)速系統(tǒng)中，每臺泵都需要配置相應的變頻器，因此設備投資較高，但可以取得可觀的節(jié)能效果。

結(jié)語

將變頻調(diào)速系統(tǒng)應用到中央空調(diào)系統(tǒng)中，可以實際設定的溫度為依據(jù)對水泵以及電機的轉(zhuǎn)速進行合理的調(diào)整，促使中央空調(diào)系統(tǒng)中的兩個循環(huán)水系統(tǒng)管道中的水溫度持續(xù)在給定值上，進而實現(xiàn)對室溫的有效控制，在很大程度上實現(xiàn)了能源與水資源的節(jié)約，同時還能夠確保整個系統(tǒng)是處于一種可靠運行的狀態(tài)，能夠?qū)κ覂?nèi)溫度進行合理控制。

參考文獻

[1] 宋峰青，陳立香.變頻技術(shù)[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2004.

[2] 龍有新.空調(diào)冷水泵變頻調(diào)速淺析[J].工程設計與研究，2004

（作者單位：奧克斯空調(diào)股份有限公司）