變頻器在中央空調(diào)的應(yīng)用

開民中央空調(diào)設(shè)備變頻器技術(shù)的發(fā)展，對中央空調(diào)進(jìn)行變頻節(jié)能改造是降本增效的唯一一條捷徑；該款中央空調(diào)變頻器的工作原理是，通過對中央空調(diào)的末端空調(diào)風(fēng)機(jī)箱、冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷凍水、冷卻水水泵、甚至主機(jī)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速等進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，從而使空調(diào)各子系統(tǒng)風(fēng)量、水流量等負(fù)荷工況參數(shù)按負(fù)荷情況得到適時調(diào)節(jié)，不但能改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，達(dá)到閥門、風(fēng)門節(jié)、回流調(diào)節(jié)、變調(diào)速等落后調(diào)節(jié)方式所不能相比的調(diào)節(jié)性能，改善空調(diào)的舒適性，更能到達(dá)節(jié)約大量電能，降低設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用。對于空調(diào)整機(jī)廠商來說，作為其核心零部件，變頻器控制器的可靠性至關(guān)重要，直接關(guān)乎空調(diào)使用舒適度和壽命。據(jù)了解，空調(diào)應(yīng)用變頻器技術(shù)后，不但擴(kuò)大了壓縮機(jī)的工作范圍，不需要壓縮機(jī)在斷續(xù)狀態(tài)下運(yùn)行就可實(shí)現(xiàn)冷、暖控制，達(dá)到降低能耗、還消除由于溫度變動而引起的人體不適，并提高整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性，降低噪聲，這些技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)得到空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)和普通消費(fèi)者的認(rèn)可，近年來變頻空調(diào)市場推廣順利，銷售步入正軌。相對成熟的配套環(huán)境下，技術(shù)升級是變頻控制器廠爭奪市場份額的關(guān)鍵。

一、中央空調(diào)系統(tǒng)主要由以下幾部份組成：

冷凍機(jī)組:這是中央空調(diào)的“制冷源”，通往各個房間的循環(huán)水由冷凍機(jī)組進(jìn)行“內(nèi)部熱交換”，降溫為“冷凍水”。

冷卻水塔:用于為冷凍機(jī)組提供“冷卻水”；

“外部熱交換”系統(tǒng):由兩個循環(huán)水系統(tǒng)組成；

 

冷卻水循環(huán)系統(tǒng):

由冷凍泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍機(jī)組進(jìn)行熱交換，使水溫冷卻的同時，必將釋放大量的熱量。該熱量被冷卻水吸收，使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔與大氣進(jìn)行熱交換，然后在將降了溫的冷卻水，送回到冷卻機(jī)組。如此不斷循環(huán)，帶走了冷凍機(jī)組釋放的熱量。

冷凍水循環(huán)系統(tǒng):

由冷凍泵及冷凍水管道組成。從冷凍機(jī)組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在各房間內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間熱量，使房間內(nèi)的溫度下降。從冷凍機(jī)組流出、進(jìn)入房間的冷凍水簡稱為“出水”：流經(jīng)所有的房間后回到冷凍機(jī)組的冷凍水簡稱為“回水”。從冷凍機(jī)組流回冷卻塔的冷卻水簡稱為“回水”;流進(jìn)冷凍機(jī)組的冷卻水簡稱為“進(jìn)水”；

中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成如下圖：

                   

二、冷卻風(fēng)機(jī)有兩種情況：

1.室內(nèi)風(fēng)機(jī)

安裝于所有需要降溫的房間內(nèi)，用于將由冷凍水冷卻了的冷空氣吹入房間，加速房間內(nèi)的熱交換。

2.冷卻塔風(fēng)機(jī)

用于降低冷卻塔中的水溫，加速將“回水”帶回的熱量散發(fā)到大氣中去。可以看出，中央空調(diào)系統(tǒng)是工作過程室一個不斷地進(jìn)行熱交換的能量轉(zhuǎn)換過程。在這里，冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)是能量的

主要傳遞者。因此，對冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制便是中央空調(diào)控制系統(tǒng)的重要組成部份。

三、溫度檢測

通常使用熱電阻，如上圖中的 Rt1、Rt2、Rt3。中央空調(diào)的拖動系統(tǒng)通常由以下部份組成：

1 冷凍機(jī)組拖動系統(tǒng)；

2 冷卻泵拖動系統(tǒng)也由若干臺水泵組成；

3 風(fēng)機(jī)（包括室內(nèi)風(fēng)機(jī)和冷卻塔風(fēng)機(jī)）拖動系統(tǒng)。

4 冷凍泵拖動系統(tǒng)由若干臺水泵組成；

拖動系統(tǒng)一般均不能調(diào)速，故耗能大，且溫度的調(diào)節(jié)比較粗略。

四、技術(shù)原理

中央空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷機(jī)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)和散熱水塔組成，制冷機(jī)通過壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中與冷凍水進(jìn)行熱交換，將冷凍水制冷，冷凍水泵將冷凍水送到各風(fēng)機(jī)風(fēng)中的冷卻盤管中，由風(fēng)機(jī)吹送冷風(fēng)達(dá)到降溫的目的。經(jīng)蒸發(fā)后制冷劑在冷凝器中釋放出熱量，與冷卻循環(huán)水進(jìn)行熱交換，由冷卻水泵將帶來熱量的冷卻水泵到散熱水塔上由水塔風(fēng)扇對其進(jìn)行噴淋冷卻，與大氣之間進(jìn)行熱交換。 

1.中央空調(diào)節(jié)能原理 

       我們知道中央空調(diào)的水循環(huán)系統(tǒng)主要由冷卻水泵和冷凍水泵組成。

從水泵的工作原理可知

       水泵的流量與水泵的轉(zhuǎn)速成正比，水泵對的揚(yáng)程與水泵的轉(zhuǎn)速的平方成正比，水泵    軸功率與水泵的轉(zhuǎn)速的三次方成正比，因此通過改變水泵的轉(zhuǎn)速就可以改變水泵的功率。

綜上所述，若能采用變頻調(diào)速技術(shù)，當(dāng)中央空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水泵和冷凍水泵的溫差小時，就可降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而較大幅度減小電動機(jī)的運(yùn)行功率，便可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。 

中央空調(diào)節(jié)能改造的優(yōu)點(diǎn)

    a.通過變頻器改變水泵的轉(zhuǎn)速改變水泵的功率以提高中央空調(diào)的節(jié)能效果

    b.變頻器具有較強(qiáng)的電機(jī)保護(hù)功能，能延長系統(tǒng)各部件的使用壽命

    c.節(jié)能作用顯著，變頻器的軟啟動大大減小了泵機(jī)啟動時對各種機(jī)器的沖擊

二、超強(qiáng)的節(jié)能電功能

1）中央空調(diào)節(jié)能方案節(jié)電率在20%~50%之間：連續(xù)工作模式下，最短的時間內(nèi)收回成本

2）軟啟動功能，消除啟動時的沖擊電流，可限制在其額定電流的150%之內(nèi)

3）減少電機(jī)發(fā)熱部件的磨損，有效的延長電機(jī)壽命，降低維修成本

4）完善的運(yùn)行指示和故障查詢功能

5）提高功率因素減少無功損耗，具有軟起特性，啟動時無大電流沖擊

三、易于安裝，配置靈活

1）一體化設(shè)計，便于安裝

2）可通過控制面板設(shè)定參數(shù)，易于修改與設(shè)定

3）電源接線端子與電機(jī)接線端子標(biāo)示清晰，方便改造

四、操作簡單，維護(hù)便利

1）故障類型清晰顯示，便于現(xiàn)場快速故障定位

                    節(jié)能原理計算

減少的功耗：△P=P0(1-(N1/N0)3)  (1)式

減少的流量：△Q=Q0(1-(N1/N0))  (2)式

其中N1為改變后的轉(zhuǎn)速，N0為電機(jī)原來的轉(zhuǎn)速，P0為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下的電機(jī)的消耗功率，Q0為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的水泵流量。由上式可以看出流量的減少與轉(zhuǎn)速的減少的一次方成正比，但功耗的減少卻與轉(zhuǎn)速減少的三次方成正比。如假設(shè)原流量為100個單位，耗能也為100個單位，如果轉(zhuǎn)速降低10%，由（2）式△Q-Q0(1-(N1/N0））=100*1-（90/100）)=10可得出流量改變了10個單位，但功耗由（1）式△P=P0(1-(N1/N0)3)=100*1-(90/100)3)=27.1可以得出，功率將減少27.1%