探析中央空调的变频控制设计和节能

探析中央空调的变频控制设计和节能
摘要：随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提升，人们对生活有了
更高的追求，对舒适度也有了更深的理解，其中，中央空调扮演着不可缺少的角色。

然而人们在享受着中央空调所带来的美好的同时，也需要思考一下中央空调
的耗能问题与我们一直提倡的节能观念是否发生冲突。

关键词：中央空调；变频控制设计；节能
前言
众所周知，世界各地能源形势都不容乐观，所以眼下我们不得不面临着关于
空调系统节能方面的问题，为此我们针对中央空调的变频控制设计和节能设计进
行了简单的分析。

1中央空调系统简介
1.1中央空调工作原理
中央空调系统主要是由冷却水循环系统、制冷机、风机盘管系统、冷冻水循
环系统、和冷却塔这几部分组成。

其中各部分的作用及工作原理如下所示：制冷
机首先需要利用压缩机的压缩功能，先将制冷剂迅速压缩成液态，然后再送入蒸
发器中，和冷冻水之间进行热的交换，之后冷冻水需要制冷，冷冻泵再将冷冻水
传送到每个风机风口的冷却盘管中，最终达到由风机吹送达到降温的目的。

不难
发现，经过蒸发的制冷剂在冷凝器中的时候会释放出热量并且成为气态，冷却水
被冷却泵送达到冷却塔上后，是由水塔风机对其进行喷淋和冷却，再与大气之间
进行热交换，最终将热量彻底的散发到大气中去。

1.2中央空调系统构成
相较于其他的系统而言，中央空调系统还是一个大型的系统，一般构造都离
不开主机和末段这两大重要部分。

中央空调系统的核心是主机，起着不可替代的
作用，如同CPU是计算机的核心部件一样，主机同样控制着整个中央空调。

在中
央空调的系统组成中，最为重要的是空调末端系统，末端系统包括组成制冷设备
和制热设备等零部件。

整个中央空调系统就是有这些个重要部分所组成，每个部
分都有重要的作用，不可缺失。

1.3中央空调系统类别
中央空调系统分类方式多种多样，通常按照介质的不同而对中央空调系统进
行分类，当然个别情况下也有按照设备的集中程度来分类，也有采用空气的各种
来源进行分类等等。

但是无论按照哪种方式对其进行分类，中央空调系统的功能
都十分强大，且范围广，作用域大。

首先经济节能又环保，符合国家走可持续发
展道路的要求，其次节约了很大的空间，管理起来不再是杂乱无章，而是井井有条，看着十分简单，在如今这样一个物质生活飞速进步的时代，中央空调系统更
是提升了人们的档次。

2中央空调变频控制设计
2.1主机制冷系统变频设计
中央空调系统中，最为核心的技术是主机制冷技术。

主机制冷技术是否完善
成熟决定着中央空调系统是否成熟完善。

制冷机构由于其独特的构造，需要消耗
大量的能量，造成能量的浪费与消耗。

为了解决这种问题，就需要对中央空调系
统进行调整，改变传统的主机制冷技术，采用变频的方法来减少制冷系统对能源
的消耗。

变频技术一经问世，就立刻受到人们的欢迎并得以普及。

在变频技术中，最为核心的设计是对压缩机的使用。

压缩机是主机制冷系统的核心所在，在传统
的制冷技术中，压缩机的运行频率很高，高强度的负载使得压缩机消耗了大量的
能量，而在变频技术下，压缩机的震动次数有所较少，其噪声以及温度也得到了
很好的控制，这一切都使得制冷技术得到飞一般的发展。

采用变频技术的中央制
冷系统在负载发生变化时，主机能够及时检测到并给出反应，通过软启动和软制
动的功能降低电流量，保证压缩机在一个安全的环境下运行，使整个中央空调系
统达到最佳的运行状态。

2.2送风系统变频设计
（1）送风系统的风机要想稳定运行，必须在转速上采取措施。

通常情况下，我们使有变频器来让风机的转速趋于稳定，其原理是用变频器来改变风机频率，
让风机的运转速度控制在一定的范围之内。

除了要对风机进行控制，为了防止冷
冻水从顶棚溢出，还要进行变频控制，这样做还能方便系统的控制，增强系统的
节能功能。

送风系统的变频控制设计可以很轻松的实现中央空调的节能控制，绝
对是一条有效途经。

（2）如果是大型的中央空调系统，就需要考虑一下节假日的大负荷运行问题，设计一个合理的变频控制来解决此种现象。

采取多段变风量的变频控制方式
就是一种有效措施，它能够对每次的风量大小进行准确估算，然后通过对主机的
微控制器，进行统一编程实现。

（3）恒温PID在变频风机中起着十分重要的作用，变频控制主要是通过它来实现。

相比于其他区域，温度控制区域的使用率和负荷率要明显高一些，在具体
的设计中，应当考虑到这些因素，根据不同的要求进行调整。

2.3水循环系统变频设计
变频调速技术是水循环系统的核心。

变频调速技术是一个动态的过程，当冷
却水在水循环系统中进行工作的运转时，需要进行调制，调制不是一次就能够完
成的，需要进行多次调制才能达到理想的效果。

在调制的过程中，尤其要关注细节，例如水泵电机的速度。

水泵电机的速度控制在一定的范围内，才能够使能量
得到最大化的利用，不会造成浪费。

（1）冷冻水循环系统变频设计
随着科技的发展和人们要求的不断提高，在制冷机组之中设计一个温度床，
以便于控制控制水温水量的做法越来越常见。

设计温度床最为关键在于传感器的
位置，传感器的位置决定着温度床能否起到检测水温水量的作用。

通常将传感器
安装在水管冷冻水上的回水管上面，让它和其他设备相结合起来运行，形成冷冻
水循环系统的控制系统。

（2）冷却水循环系统变频设计
冷却水系统是一个闭合控制系统，主要利用的原理是将水温和机组相关联，
当水温在一个温度范围里面时，制冷系统就会处在休息的工作状态下，而负荷也
相对较小，消耗的能量较低。

相反，当水温超过正常范围时，制冷系统就会开始
工作，通过制冷器将水温降低。

3中央空调系统的节能分析
变频技术能够有效的实现节能减排，是因为它能够能使水泵做到百分之百的
节能，以此达到最优的节能效果。

水泵在空调系统中运行时，有时候会出现一些
特殊的情况，这时候就需要及时进行检测和维修，避免出现更大的问题。

实现节
能的方式主要有以下几种方法：第一种方法是通过减少叶轮的直径来减少水泵的
功率，将水泵的叶轮直径进行切割，使其工作范围减少。

第二种方法是使用“电磁耦合器”，具体做法是先开启阀门，然后通过控制阀门来减少水泵的流量，这样做
也可以达到节能的效果。

最后的一种常见方法就是利用“变频器”，过变频控制去
反复调节水泵的转速，保证消耗最低的能量。

通过对比，能够清晰的看出，在所
有的节能技术中，变频控制是最为有效，可以达到预期的节能效果。

4中央空调变频系统具有的优势
4.1中央空调变频系统节约能源和资金
我们可以采用先进一流的控制思想，合理的控制好参数，真实的反映出系统
负荷的具体情况，这样才能使空调系统慢慢的适应它所承受的负荷变化。

除此之外，中央空调变频系统可以节约大量能源消耗，它的节能率比其他的空调系统高
出很多，一般情况能够达到45%左右，甚至要更多，虽然开始的时候投资会比较大，但是中央空调变频系统具有其他空调系统不可代替的优势。

确切来说，我们
基本可以在中央空调变频系统实施变频控制的一年内收回初投资，因此，中央空
调变频系统具有很理想的应用价值。

4.2水泵是中央空调变频系统的重要组成部分
它具有软启动，软停止等庞大功能。

变频系统在启动的时候，转速会逐渐的
上升，并且它在停机时，转速会缓慢的下降，不难看出这种方式对系统的冲击力
会很小，有利于延长水泵、电机以及管道系统等的使用寿命。

4.3变频系统也可以实现一机控制多泵的功能
用户在控制多台循环泵时，可以用一台控制器去控制多台泵的运转，很方便
用户系统的扩展与升级。

4.4变频系统的集中控制功能
一般来说，变频系统都应该具备标准式的接口，这样才能实现与上位机连接，实现楼宇的集中控制功能。

4.5变频系统的报警功能和自我保护功能
即使系统发生异常时也可以不必惊慌，因为这是一项能够进行报警和停机保
护的高级系统。

从以上这些功能可以看到，使用中央空调变频控制系统既可以为我们节约大
量的能源，同时投资还具有较高的回报率，不得不说它具有很理想的应用价值。

和中央空调水系统变频控制类似的系统随处可见，例如在VAV空调系统中，就是
通过对风量的进行变频控制以此才节约了大量的能源。

所以，发展并且使用变频
控制系统真的是具有良好的市场前景。

4结语
实际应用表明，中央空调系统采用的变频控制设备非常可靠，既节能又环保，相较于其他的变频控制设备，中央变频系统设备具有更多的优势，首先它的成本
很合理，因此有较好的推广和应用价值。

目前的市场前景与经济分析表明，如果
对中央空调水系统采用变频控制，必然能够给我们带来良好的经济效益和社会效益，在实际应用中有着广阔的前景。

参考文献：
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