中央空调的变频控制设计分析及节能研究

谷磊 刘晓彬

【摘要】在中央空调的变频控制设计及节能设计中， 用变频调速调试电动机转速，可以取得较好的效果。本文从三个小点对空调变频控制设计进行了重点的分析，并用中央空调的变频控制设计的节能分析总结了全文，希望能为相关者提供帮助。

【关键字】中央空调；变频控制；设计分析；节能研究

随着人们生活水平的不断提高，中央空调在各类建筑物中的应用越来越广泛，中央空调改善了人们生活、工作环境，给人们创造了舒适的环境，但是中央空调能耗巨大。根据相关数据资料显示，中央空调的耗电量相当于整座建筑物能耗的70% 以上。对现阶段的能耗情况进行分析，可以知道高能耗已经成为制约中央空调发展的一个不容忽视的问题。近些年来国家一直在提倡节能减排，而电能的节约也是其中一个比较重要的问题，因此，人们迫切需要采取有效的措施解决中央空调的高能耗问题。而现阶段最为有效的手段也就是在中央空调的使用过程中加入变频调速技术。

一、中央空调变频控制设计

1、主机制冷系统

主机制冷系统是整个空调系统最核心、最主要的部分，也是整个中央空调系统中耗能最多的部分。根据相关的数据显示，主机制冷循环系统的能耗可以占整个空调系统中能耗量的60% 以上。因此，想要全面的降低中央空调的能耗问题，要从降低主机制冷循环系统能耗的角度出发。基于以上，在设计主机制冷系统变频控制时需要从以下两个角度出发：第一，控制压缩机，使之变频。众所周知，制冷系统的核心部分是压缩机，压缩机的功能不仅仅在于减震、降温、防噪，还可以对负载变化进行有效的检测，降低起动电流，保证软制动和软启动，调整输出。因此，在进行中央空调主机制冷系统设计的时候，需要将重点放在压缩机变频控制上，严格按照要求落实设计，充分考虑实际情况，保证设计的精确度。系统的分析机组运行情况，降低能耗，为主机系统的运行提供保障。现阶段人们已经利用实验充分证明压缩机变频控制设计，在低负荷的情况下，节能效果可以达到70% 以上，而在高负荷运行下，全年节能可达30% 上，节能效果显著加大。第二，选择最佳的压缩机连接方式。首先，在开机之前将压缩机投入运行，用冷冻水将压缩机的出口温度降到8℃以下；其次，在系统运行一个多小时之后，关闭部分压缩机，使剩余运行的压缩机仍然保持原来的制冷量，变频运行。最后，在相同的时间内控制好冷冻水的出口温度，保证温度在10℃ 左右，这样做不仅能够保持正常的制冷，还能起到节能的效果。

2、送风系统

送风系统的变频控制设计依靠相关的送风设备。常见的送风设备包括如下几个：盘管风机、变风量风机、回风机、新风机等。第一，用变频器可以实现改变风机转速的目的。风机的稳定运行不仅可以避免冷冻水从顶棚外溢，还方便了系统的控制，对于系统的节能也有着极其重大的意义，现已经成为中央空调系统节能的一种主要的途经。第二，恒温PID是控制变频风机的最佳方式，恒温PID的优势在于空间小，舒适性要求较大，在落实具体应用的时候需要根据实际情况进行具体的调整。第三，在节假日内，大型空调要采用多段速变风量方法控制送风系统，多段速变风量方法最主要的特点在于结合了已有的经验估量了风量，这样在系统运行的时候，系统可以通过吸风机转速的调整匹配风量的需求，有效的降低能耗。

3、水循环系统

水循环系统的变频控制设计也是变频设计中一个非常关键的环节。水循环系统利用变频调速技术，改变水循环系统冷却水和冷冻水，并在充分利用水泵电机维持整个水循环系统的良好运行。值得一提的是此过程中一定要控制好水泵电机的转速，并以此来保证能量的有效利用。在落实水循环系统的变频设计时，一定要充分考虑实际情况。首先，冷冻水循环系统。在制冷机组中设置温度传感器，控制出水量和温差，将温度传感器安装在冷冻水回水管上方。在实际应用的过程中可以和PID调节器、变频器配合使用，构建良好的闭环控制系统。用变频器将率控制在合理的范围內，保证电机转速和冷冻水的温差稳定。调节冷冻水出水量，保证冷冻水有足够的释放时间，保证在此时间内降低水泵电机的功耗。在一般情况下，如果温差小，也就是说室温较低，室内负荷小，那么可以充分的利用变频控制降低冷冻水泵的转速，下调变频；同样的，如果温差大，情况与上述相反。基于以上讨论可知，在热负载不断变化的过程中，冷冻水泵机组的转速也并非一成不变，在此条件下，如果系统中的每一台电机达到其额定功率，却没有达到相关要求，就可以通过系统启动另一台电机配合工作，施行变频运行，确保中央空调系统的良性运行。其次，冷却水系统。在水循环系统中，冷却水系统的变频控制方式与冷冻水循环系统并无差别，两者都是在结合相关机组的基础上通过冷却水的回水温度构建闭环系统，进而落实变频调节。在冷却水系统中，温差小意味着机组产热小，此时需要降低冷却泵，下调频率，控制冷却水的循环速度，继而降低能耗。

二、节能分析

想要落实整个中央空调的节能，需要按照实际的需求对之进行科学的设计。值得一提的是在配置冷冻机组过程中，也要以最大负荷为参考依据进行配置，设计10%到20%的余量。分析电机电源的频率，并对之进行合理的调节，改变电机的转速，对泵转速、泵流量和轴功率进行有效的控制，继而落实中央空调变频控制设计的节能。

结束语

综上所述，在进行中央空调的节能设计时，一定要采用变频控制，落实主机、空调系统的有效控制，提升系统的工作效率，降低中央空调的能耗，并最终落实降低空调运营成本的根本目标。

参考文献

[1]胡雪梅，任艳艳.中央空调的变频控制设计及节能分析[J].电机与控制应用，2011（07）.

[2]丘呈龙.中央空调的变频控制设计及节能分析[J].科技创新导报，2012（11）.