淺述中央空調系統變頻節能的設計方案

岳曉露

唐山昊宇建筑設計有限公司 河北 唐山 063020

1 中央空調系統概述

中央空調系統可以通過調節空氣的冷熱程度和濕度來決滿足人們對于工作環境的舒適度要求，其工作效率高于其他能源設備。但是由于其電能消耗龐大，在電氣設備中屬于首當其沖的“用電大戶”，其占用的電量是其他電器電能消耗的百分之五十，這就導致了其運行成本的增加[1]。

2 中央空調變頻控制設計

2.1 主機制冷系統

在中央空調系統中，耗能最多、最核心并且最重要的部分就是主機的制冷系統。通過有關數據可知，整個空調系統耗能中，主機制冷循環系統的耗能程度達到了全部的60%，甚至更多。所以，降低主機制冷循環系統能耗，是降低中央空調能耗問題的關鍵。綜上可知，需要從兩個不同的方面考慮如何設計主機制冷系統的變頻控制：首先第一，通過控制壓縮機達到變頻的目的。大多數人都知道，壓縮機作為制冷系統的核心部分，它的功能特別的強大，不僅可以減少震動、降低溫度、預防噪音，還能夠有效的檢測負載的變化，從而使啟動的電流更低，同時確保軟制動和軟啟動，使輸出更加合理化。所以，壓縮機的變頻控制，是中央空調主機制冷系統設計過程中重點考慮的問題，應嚴格遵守要求，根據實際情況落實設計，從而提高設計的精確度。對于整個空調系統，減少能耗，跟蹤分析機組的運行，對主機系統的運行有很大的幫助。目前，人們通過實驗，用事實說明了壓縮機變頻控制設計中，低負荷運行時，節約了70%的能耗，甚至更多，而在高負荷的情況下，一年的節能效果竟然達到了30%以上。第二，在壓縮機的連接方式上，應該選擇最佳的方式。開始，提前讓壓縮機處于運行狀態，同時用冷凍水降低壓縮機的出口溫度，確保在開機的時候，出口溫度能夠降到8℃以下；然后，在壓縮機工作一個小時左右后，將一部分壓縮機關掉，并且保證其他正在工作的壓縮機依舊將制冷量保持在原來的狀態，進行變頻運行。最終，同樣的時間下把冷凍水的出口溫度掌控好，確保溫度停留在10℃上下，這種做法，不僅能夠達到正常的制冷效果，同時也節省了能耗。

2.2 送風系統

送風設備是送風系統變頻控制設計中的關鍵。其中最常見的送風設備就是:盤管風機、變風量風機、新風風機和回風風機。第一，要想改變風機的轉速，就要通過變頻器來達到目的。風機的穩定運行，在系統的節能上起著非同尋常的作用。它不僅防止了冷凍水從棚頂處外流，而且使得系統的控制更加便捷。因此，它作為中央空調系統節能中十分重要的辦法，為大多數的制造者所使用。第二，控制變頻風機的方式有很多，其中最佳的方式就是恒溫PID，它的優點就是所占用的空間比較小，有較高的舒適性要求，并且在實際使用的時候，要通過現實的情況進一步調試。第三，對于需要非工作日機組運行的情況，就要利用一些方法來控制送風系統，其中最常用并且最普遍的就是多段速變風量方法，這種方法最突出的一點就是使用了現有的經驗計算了風量，因此，在系統工作過程中，通過控制吸風機轉動速度的變化來配合相應風量的要求，可使能耗得到了很大程度的降低。

2.3 水循環系統

在變頻設計中，水循環系統的變頻控制設計是極為重要的一個環節。水循環系統通過變頻調速的技術，使水循環系統的冷卻水和冷凍水發生變化，從而令水循環系統能夠借助水泵電機更好的工作和運行。必須注意的就是，在水循環系統的整個過程中，要把水泵電機的轉速掌控好，這樣才能確保能量的高效使用。在水循環系統的變頻設計實施過程中，必須要結合實際，一切從實際出發。第一，關于冷凍水的循環系統。把控制水溫和溫差的溫度傳感器安裝在制冷機組中的冷凍水回水管的上面。在現實使用的時候，要想形成一個非常好的閉環控制系統，可以跟PID調節器、變頻器一起使用。確保電機轉速和冷凍水的溫差保持在一定的度數內，并確保冷凍水的釋放能夠有充裕的時間，在這段時間內還要實現水泵電機功耗的降低，這就要適當的變化冷凍水的出水量。除特殊情況外，室內溫差較小，溫度較低，并且室內的負荷量較低，在這種條件下，可以通過變頻控制，下調變頻來實現冷凍水泵轉速的降低。相反的，室內溫差較大，最后操作的過程也會相反。綜上所述，冷凍水泵機組的轉速不是一個一成不變的過程，這是因為熱負載是不斷變化的。在這種情況下，此系統中的任何一臺電機都與其所規定的額定功率相同，但是有關的要求并沒有做到，那么可以施行變頻運行，利用系統將另一臺電機驅動協同工作，保證中央空調系統的完好運行。第二，冷卻水系統。關于水循環系統，冷卻水系統的變頻掌控方式和冷凍水循環系統相差無幾，可以忽略不計，兩水都把相關機組作為基礎，利用冷卻水的回水溫度構建閉環系統，達到變頻調節的效果。關于冷卻水系統，溫差小代表著機組的產熱小，這個時候要將冷卻泵降低，并且把頻率下調，掌控好冷卻水的循環速度，這樣才能使能耗降低[2]。

3 節能分析

要想實現中央空調的全面節能，就要根據實際情況，通過實際需求將設計科學化、全面化。在冷凍機組配置的時候，要把最大負荷作為標準來配置，并且把設計余量控制在10%至20%之間。對電機電源的頻率進行分析及適當的調控，將電機的轉速進行改變，掌控好泵轉速、泵流量和軸功率，從而實現中央空調變頻控制設計的節能。

[1]童蕾,陳國林.淺析中央空調的變容量技術[J].輕工機械,2007,(2):150-155.

[2]安軍強,張剛.雙閉環控制在中央空調循環水系統變頻改造中的應用[C].2006首屆中國變頻技術應用暨企業家論壇.2006首屆中國變頻技術應用暨企業家論壇論文集.西安:中國電工技術學會,中國電源學會,2006:597-600.