浅析现代中央空调的变频与节能优化设计

浅析现代中央空调的变频与节能优化设计

熊杰

成都双流国际机场股份公司机电设备中心四川双流610202

摘要：尽管中央空调系统在各种建筑中的应用越来越广泛，但中央空调系统的高耗能不容忽视，这在一定程度上严重制约了中央空调系统的发展。为了有效降低中央空调系统的能耗，经过无数次实践证明，变频技术是最好的。基于此，本文作者分析了中央空调系统的定义和工作原理，并在此基础上对中央空调系统的主机制冷系统，供气系统和水循环系统进行了分析。

关键词：中央空调；变频；控制；节能

随着人们生活水平的不断提高，中央空调越来越多地应用于各类建筑。中央空调是技术发展的产物。随着它的带入，人们生活的舒适性和幸福感也不断提高。但是骂我们也需要看到，如果设计不够好，中央空调仍然会损失大量能源，不利于节能和环保。在中央空调应用之初，其高能耗限制了中央空调的普遍使用。中国长期以来一直倡导可持续发展，为此建立了低碳社会。中央空调的高耗能显然不符合国家的发展目标。因此，在设计中央空调系统时，首先需要考虑如何节能。中央空调节能降耗的典型发展方向是变频技术的应用。基于作者长期在中央空调领域的工作经验，分析了系统各个部分的变频控制技术，并分析了该设计的节能原理。

1中央空调概述

中央空调系统是一个相对较大的系统。它通常由两部分组成：主机和终端系统。主机是中央空调的核心，负责中央空调系统的运行和控制。终端系统是中央空调系统主要制冷和制热区域所有工作设备的统称。中央空调的种类很多，分类方法有很多种。一般来说，可以根据设备的集中程度进行分类，或者根据空气来源进行分类。不管按照哪种方法进行分类，基本上可以分为经济节能，环保节约，管理简单，档次升级等几个方面。

2中央空调的工作原理

不同类型的中央空调系统，其工作原理也不尽相同。中央空调系统主要包括管道式空气输送机，变频牵引机，冷热水机等几大类。

管道风扇是室内机，利用室内机的制冷剂蒸发原理进行制冷。在加热期间，室外制冷单元吸收气体制冷剂，压缩气体制冷剂，并且将压缩的蒸气制冷剂发送到室内单元。通过进气口吸入室内冷空气并进行热交换。然后使用扩散器向房间发送热空气。

变速一对多发电机的运行原理与风能管理相似。它通过吸收房间内的制冷剂以达到冷却的目的。在加热期间，室外制冷单元吸收气体，压缩气体，并且将压缩的蒸气制冷剂发送到室内单元。天花板上的进气口吸入室内冷空气并进行热交换。并通过出风口上的扩散器将热空气送到其他房间。

冷水机组和其他两种工作方式不同。主要使用制冷剂水和热媒水进行冷却和加热。在冷却期间，冷却水被冷却;在加热期间，加热水被加热。是否将冷却水或加热水送到室内风机单元完成与房间的温度交换。

3中央空调的变频控制设计和节能分析

3.1主机制冷系统变频设计

主机冷却系统是中央空调的核心。根据相关数据分析，中央空调系统能耗超过60％被主机制冷循环系统消耗。因此，中央空调系统主频控制设计的目的是节能。为此，主发动机制冷系统的主频率控制设计是压缩机的变频控制。压缩机是主机制冷系统的核心，可以说是主机制冷系统的心脏。变频控制设计可以减少压缩机的振动，从而降低噪音和机器温度。另外，变频设计允许主机系统检测负载变化，从而减少启动电流并有效实现软制动和软启动。因此，压缩机应根据实际运行情况调整这些参数，使压缩机的变频控制设计更加理想，并使整个中央空调系统达到最优化操作状态。另外，整个中央空调机组还需要根据实际情况修改运行参数以降低功耗。

3.2供气系统变频设计

中央空调系统供气系统的变频控制设计是通过相关的供气设备完成的。主要供气设备包括盘管风机，变风量风机，回风机和新风机等。以下作者主要讨论供气系统的频率控制设计进行阐述，

（1）送风系统需要使用变频器来改变风机的转速，以保证风机的稳定运行。变频控制的使用可以避免冷水从天花板泄漏。它还可以促进系统控制并提高系统的节能效果。因此，供气系统的变频控制设计是中央空调系统实现节能的根本途径。

（2）变频风机的变频控制主要由超温PID实现。这是因为整个中央空调的温度控制区域对舒适性的要求相对较高。因此，在实际设计中，有必要根据用户的具体需求进行适当调整。

3）如果是大型中央空调系统。通过多变量风量频率控制方法来处理假期重负荷。多级变风量控制通过微控制变成可以有效地估算风量。如果系统对风量的需求量不大，可以通过改变风扇的转速来控制风量。这样，可以有效减少风扇能耗。

3.3水循环系统的变频设计

（1）冷冻水循环系统的变频设计

在制冷设备中，温床设计用于控制水量和水温。传感器安装在水管中冷却水的回水管上方。它与变频器和PID调节器相结合，形成冷冻水循环系统的控制系统。变频器需要合理调整频率，控制冷冻水的温差，保证电机转速的稳定。在冷冻水循环期间，鼓风机通过排出调节排水量的降低水泵电机的功率。下面分析冷水循环系统的冷却方式：如果室内原始温度不高，在冷却过程中负载不会很大。变频控制可以降低冷冻水泵的转速，进一步降低能耗;如果室内温度越高，冷却过程中的负载越大，则必须增加冷冻水泵的速度以更快地降低房间内的温度。因此，在室内温度变化的过程中，冷冻水泵的速度在不断变化。在一个电机不能满足电力的情况下，需要启动第二电机等等，从而实现冷水循环系统的变频操作。

（2）冷却水循环系统的变频设计

冷却水系统的变频控制与冷冻水循环系统的设计方式相同。通过水温和机组的组合，形成闭环控制系统，实现变频调速。如果房间内原来的温度不高，在冷却过程中，负载不会很大，变频控制可以降低冷冻水泵的转速，进一步降低能耗;如果室内温度较高，则冷却过程中的负载会更大。必须增加冷冻水泵的速度以降低温度

小结：

尽管中央空调系统在各种建筑中的应用越来越广泛，但中央空调系统的高耗能不容忽视，这也在一定程度上严重制约了中央空调系统的发展。为了有效降低中央空调系统的能耗，最好使用变频技术。本文分析了中央空调系统的定义和工作原理，并在此基础上对中央空调系统的主机制冷系统，供气系统和水循环系统进行了分析。并采取相关措施解决变频设计和节能方面的问题。

参考文献：

[1]罗辰云.中央空调水系统水泵变频控制优化设计探讨[J].城市建设理论研究:电子版,2012(20).

[2]毛良.中央空调系统节能设计与实现(中央空调变水量系统水泵节能控制研究)[D].华南理工大学,2008.

[3]吉杰.基于Modbus网络的中央空调变频节能控制系统的设计及研究[D].广东工业大学,2006.

[4]余磊,何斌,王晓保.地铁车站空调通风系统变频节能控制的设计[J].风机技术,2009(1):53-56.

[5]简炼.深圳地铁一期工程创新节能技术[J].都市快轨交通,2009,22(3):7-9.