中央空調的變頻控制設計及其節能探討

莊立群

摘 要：隨著我國經濟與科技的不斷發展，中央空調也得到了普及。節約能耗是中央空調系統的設計中的重要環節。文章主要對中央空調系統的各個部分的變頻控制進行了分析，并進行了節能分析。

關鍵詞：中央空調； 變頻控制設計； 節能

隨著人們生活水平的不斷提高，中央空調的應用也更加廣泛，并為人們創造了舒適的環境。但中央空調的高能耗也是中央空調發展中需要解決的重要問題。應有效應用變頻調速技術來降低空調的運行成本。

1 中央空調的工作原理

中央空調系統的類型主要有冷熱水機、風管機等，根據其類型可進行工作原理的區分。風管機主要是利用室內機的制冷劑蒸發的原理來進行制冷。制冷時，室外的制冷機組將氣體制冷劑進行吸收，然后壓縮，輸送到各機組，然后通過回風口吸入冷空氣，再通過散流器將其輸送到室內。冷熱水機組的工作原理主要是通過熱媒水和冷媒水來進行制熱和制冷。制熱時，對熱媒水升溫，制冷時，對冷媒水降溫。

2 主機制冷系統變頻控制設計

主機在制冷系統是中央空調系統的關鍵組成部分。一般主機制冷循環系統的能量消耗是中央空調系統的能量消耗的百分之六十以上。因此要達到節能的效果主要是在中央空調系統的設計中達到節省主機制冷循環系統的能耗。主機制冷系統的重要部分是壓縮機，因此設計時主要壓縮機的變頻控制進行合理的設計。充分發揮變頻控制的作用能夠很好的降低壓縮機的振動，能夠降低機器的溫度并且避免噪音的出現。并且變頻設計可以使主機系統進行負載變化的檢測，并減小啟動電流，實現軟啟動和軟制動。在設計中壓縮機的變頻參數是固定的，需要通過設備的實際運行情況進行調整，優化壓縮機的變頻控制設計，使得中央空調系統在運行時達到好的運行狀態。同時還要根據實際情況來進行中央空調機組運行參數的修改，減小設備功耗量。并且壓縮機可以采用多機并聯制冷方式，在開機時，可以先讓所有的壓縮機都投入工作，將冷凍水的出口溫度降低到八攝氏度以下，在運行一到一點五個小時后將部分壓縮機關閉，由剩余的壓縮機變頻來進行制冷量的維持，冷凍水的出口溫度會在九攝氏度到十二攝氏度之間波動，并且這種工作狀態的取得的制冷效果很好，節能效果也很顯著。

3 送風系統變頻設計

中央空調系統的送風系統需要送風設備來進行完成相應的變頻控制設計，送風設備主要包括變風量風機、盤管風機、新風機、回風機等。送風系統中的變頻器用來完成地風機的轉速，使得風機能夠正常穩定的運行。同時保證變頻控制的工作效率，防止冷凍水從頂棚溢出，提高系統控制效率，保證系統的節能效果。并且送風系統的變頻控制設計是實現節能的重要途徑。并且中央空調的溫度控制區域對舒適性的要求較高，實現變頻風機的變頻控制需要恒溫PID，在進行實際設計時，應根據用戶的一些需求來調整。若是大型中央空調系統的設計，在設計時為解決負荷過大的問題，應采用多段變風量的控制方式，通過使用這種控制方式來進行風量的估算，然后對主機微控制器編程來實現估算。若系統需要較小的風量，可以通過控制吹風機轉速來減少風量，減少風機能耗。

4 水循環系統變頻設計

水循環系統的變頻設計也是中央空調的變頻設計的重要部分。水循環系統采用變頻調速技術，通過調整速度運行冷凍水和冷卻水。但在調速的過程中應做好水泵電機的轉速的控制，使得電機輸送過程中能量能夠得到很好的利用。同時應結合實際情況對待水循環系統的變頻設計原則。水循環系統的變頻設計包括冷卻水循環系統變頻設計和冷凍水循環系統變頻設計。冷卻水系統變頻控制的設計一般是通過水溫和機組形成閉合的控制系統，發揮變頻調節的作用。若室溫較低，空調在制冷時就不會有太大的負荷，并且通過變頻控制能夠減少冷凍水泵轉速達到降低能耗的作用，若室內溫度很高，設備制冷時的負荷就會較大，需要提升冷凍水泵的轉速來降低室內溫度。由此可知，在進行變頻控制設計時要結合實際進行考慮。并且冷凍機組的配置應以最大負荷來進行考慮，設計時要做好百分之十到百分之二十的設計余量。因此在進行中央空調的節能設計中要很好的分析電機電源的頻率，并進行合理的調整，改變電機轉速，做好泵的流量、軸功率及轉速的控制。對于冷凍水循環系統的變頻設計，需要通過溫度床來進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， 并將結合PID調節器和變頻器，形成冷凍水循環系統的控制系統。同時需要修正頻率來進行冷凍水的溫差的控制，使得電機轉速能夠有效的保持在穩定的數值。在冷凍水循環的運行過程中，由風機組件調節出水量，使得水泵電機的功率能夠得到有效的降低。冷凍水循環系統的制冷模式為，若室溫較低，在制冷的過程中，產生的負荷就不會太大，并且通過變頻控制能夠有效降低水泵轉速來減少能耗。若室內的溫度很高，設備在制冷時會產生較大的負荷，這時需要將冷凍水泵的轉速進行適當的增加，以便達到使室內溫度快速降低的目的。因此當室內溫度值不穩定，不斷發生波動時，中央空調的冷凍水泵的轉速也會隨之發生一定的調整，不斷發生變換。并且當一臺電機達不到其工作所需要的功率值時，需要增加第二臺電機的投入使用，以此類推不斷增加使用，直到達到相應的要求為準。

總之，中央空調系統的高能耗是目前亟需解決的問題，并且會限制中央空調系統的發展。需要采取變頻技術來很好的降低中央空調系統的能耗。

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