淺述中央空調(diào)系統(tǒng)變頻節(jié)能的設(shè)計(jì)方案

岳曉露

唐山昊宇建筑設(shè)計(jì)有限公司 河北 唐山 063020

1 中央空調(diào)系統(tǒng)概述

中央空調(diào)系統(tǒng)可以通過(guò)調(diào)節(jié)空氣的冷熱程度和濕度來(lái)決滿(mǎn)足人們對(duì)于工作環(huán)境的舒適度要求，其工作效率高于其他能源設(shè)備。但是由于其電能消耗龐大，在電氣設(shè)備中屬于首當(dāng)其沖的“用電大戶(hù)”，其占用的電量是其他電器電能消耗的百分之五十，這就導(dǎo)致了其運(yùn)行成本的增加[1]。

2 中央空調(diào)變頻控制設(shè)計(jì)

2.1 主機(jī)制冷系統(tǒng)

在中央空調(diào)系統(tǒng)中，耗能最多、最核心并且最重要的部分就是主機(jī)的制冷系統(tǒng)。通過(guò)有關(guān)數(shù)據(jù)可知，整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)耗能中，主機(jī)制冷循環(huán)系統(tǒng)的耗能程度達(dá)到了全部的60%，甚至更多。所以，降低主機(jī)制冷循環(huán)系統(tǒng)能耗，是降低中央空調(diào)能耗問(wèn)題的關(guān)鍵。綜上可知，需要從兩個(gè)不同的方面考慮如何設(shè)計(jì)主機(jī)制冷系統(tǒng)的變頻控制：首先第一，通過(guò)控制壓縮機(jī)達(dá)到變頻的目的。大多數(shù)人都知道，壓縮機(jī)作為制冷系統(tǒng)的核心部分，它的功能特別的強(qiáng)大，不僅可以減少震動(dòng)、降低溫度、預(yù)防噪音，還能夠有效的檢測(cè)負(fù)載的變化，從而使啟動(dòng)的電流更低，同時(shí)確保軟制動(dòng)和軟啟動(dòng)，使輸出更加合理化。所以，壓縮機(jī)的變頻控制，是中央空調(diào)主機(jī)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，應(yīng)嚴(yán)格遵守要求，根據(jù)實(shí)際情況落實(shí)設(shè)計(jì)，從而提高設(shè)計(jì)的精確度。對(duì)于整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)，減少能耗，跟蹤分析機(jī)組的運(yùn)行，對(duì)主機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行有很大的幫助。目前，人們通過(guò)實(shí)驗(yàn)，用事實(shí)說(shuō)明了壓縮機(jī)變頻控制設(shè)計(jì)中，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，節(jié)約了70%的能耗，甚至更多，而在高負(fù)荷的情況下，一年的節(jié)能效果竟然達(dá)到了30%以上。第二，在壓縮機(jī)的連接方式上，應(yīng)該選擇最佳的方式。開(kāi)始，提前讓壓縮機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)用冷凍水降低壓縮機(jī)的出口溫度，確保在開(kāi)機(jī)的時(shí)候，出口溫度能夠降到8℃以下；然后，在壓縮機(jī)工作一個(gè)小時(shí)左右后，將一部分壓縮機(jī)關(guān)掉，并且保證其他正在工作的壓縮機(jī)依舊將制冷量保持在原來(lái)的狀態(tài)，進(jìn)行變頻運(yùn)行。最終，同樣的時(shí)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(dá)到正常的制冷效果，同時(shí)也節(jié)省了能耗。

2.2 送風(fēng)系統(tǒng)

送風(fēng)設(shè)備是送風(fēng)系統(tǒng)變頻控制設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。其中最常見(jiàn)的送風(fēng)設(shè)備就是:盤(pán)管風(fēng)機(jī)、變風(fēng)量風(fēng)機(jī)、新風(fēng)風(fēng)機(jī)和回風(fēng)風(fēng)機(jī)。第一，要想改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就要通過(guò)變頻器來(lái)達(dá)到目的。風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，在系統(tǒng)的節(jié)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(tǒng)的控制更加便捷。因此，它作為中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中十分重要的辦法，為大多數(shù)的制造者所使用。第二，控制變頻風(fēng)機(jī)的方式有很多，其中最佳的方式就是恒溫PID，它的優(yōu)點(diǎn)就是所占用的空間比較小，有較高的舒適性要求，并且在實(shí)際使用的時(shí)候，要通過(guò)現(xiàn)實(shí)的情況進(jìn)一步調(diào)試。第三，對(duì)于需要非工作日機(jī)組運(yùn)行的情況，就要利用一些方法來(lái)控制送風(fēng)系統(tǒng)，其中最常用并且最普遍的就是多段速變風(fēng)量方法，這種方法最突出的一點(diǎn)就是使用了現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算了風(fēng)量，因此，在系統(tǒng)工作過(guò)程中，通過(guò)控制吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化來(lái)配合相應(yīng)風(fēng)量的要求，可使能耗得到了很大程度的降低。

2.3 水循環(huán)系統(tǒng)

在變頻設(shè)計(jì)中，水循環(huán)系統(tǒng)的變頻控制設(shè)計(jì)是極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。水循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)變頻調(diào)速的技術(shù)，使水循環(huán)系統(tǒng)的冷卻水和冷凍水發(fā)生變化，從而令水循環(huán)系統(tǒng)能夠借助水泵電機(jī)更好的工作和運(yùn)行。必須注意的就是，在水循環(huán)系統(tǒng)的整個(gè)過(guò)程中，要把水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速掌控好，這樣才能確保能量的高效使用。在水循環(huán)系統(tǒng)的變頻設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程中，必須要結(jié)合實(shí)際，一切從實(shí)際出發(fā)。第一，關(guān)于冷凍水的循環(huán)系統(tǒng)。把控制水溫和溫差的溫度傳感器安裝在制冷機(jī)組中的冷凍水回水管的上面。在現(xiàn)實(shí)使用的時(shí)候，要想形成一個(gè)非常好的閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以跟PID調(diào)節(jié)器、變頻器一起使用。確保電機(jī)轉(zhuǎn)速和冷凍水的溫差保持在一定的度數(shù)內(nèi)，并確保冷凍水的釋放能夠有充裕的時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)還要實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)功耗的降低，這就要適當(dāng)?shù)淖兓鋬鏊某鏊?。除特殊情況外，室內(nèi)溫差較小，溫度較低，并且室內(nèi)的負(fù)荷量較低，在這種條件下，可以通過(guò)變頻控制，下調(diào)變頻來(lái)實(shí)現(xiàn)冷凍水泵轉(zhuǎn)速的降低。相反的，室內(nèi)溫差較大，最后操作的過(guò)程也會(huì)相反。綜上所述，冷凍水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速不是一個(gè)一成不變的過(guò)程，這是因?yàn)闊嶝?fù)載是不斷變化的。在這種情況下，此系統(tǒng)中的任何一臺(tái)電機(jī)都與其所規(guī)定的額定功率相同，但是有關(guān)的要求并沒(méi)有做到，那么可以施行變頻運(yùn)行，利用系統(tǒng)將另一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)協(xié)同工作，保證中央空調(diào)系統(tǒng)的完好運(yùn)行。第二，冷卻水系統(tǒng)。關(guān)于水循環(huán)系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)的變頻掌控方式和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)相差無(wú)幾，可以忽略不計(jì)，兩水都把相關(guān)機(jī)組作為基礎(chǔ)，利用冷卻水的回水溫度構(gòu)建閉環(huán)系統(tǒng)，達(dá)到變頻調(diào)節(jié)的效果。關(guān)于冷卻水系統(tǒng)，溫差小代表著機(jī)組的產(chǎn)熱小，這個(gè)時(shí)候要將冷卻泵降低，并且把頻率下調(diào)，掌控好冷卻水的循環(huán)速度，這樣才能使能耗降低[2]。

3 節(jié)能分析

要想實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)的全面節(jié)能，就要根據(jù)實(shí)際情況，通過(guò)實(shí)際需求將設(shè)計(jì)科學(xué)化、全面化。在冷凍機(jī)組配置的時(shí)候，要把最大負(fù)荷作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配置，并且把設(shè)計(jì)余量控制在10%至20%之間。對(duì)電機(jī)電源的頻率進(jìn)行分析及適當(dāng)?shù)恼{(diào)控，將電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行改變，掌控好泵轉(zhuǎn)速、泵流量和軸功率，從而實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)變頻控制設(shè)計(jì)的節(jié)能。

[1]童蕾,陳國(guó)林.淺析中央空調(diào)的變?nèi)萘考夹g(shù)[J].輕工機(jī)械,2007,(2):150-155.

[2]安軍強(qiáng),張剛.雙閉環(huán)控制在中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)變頻改造中的應(yīng)用[C].2006首屆中國(guó)變頻技術(shù)應(yīng)用暨企業(yè)家論壇.2006首屆中國(guó)變頻技術(shù)應(yīng)用暨企業(yè)家論壇論文集.西安:中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì),中國(guó)電源學(xué)會(huì),2006:597-600.