中央空调的变频控制设计及节能分析

中央空调的变频控制设计及节能分析

摘要：为了进一步实现建筑的节能减排，有关部门加强了对于中央空调能耗的控制，并逐渐采用变频技术进行作业。分析探讨空调节能的必要性以及中央空调的运行原理，并就变频调节技术（中央空调末端送风的变频控制、冷冻水系统的变频控制）进行了论述。相关措施的落实到位以及技术的发展，中国空调的节能性必将获得长足的发展，促进各项效益的取得。

关键词：中央空调；变频控制；设计

1、空调节能的必要性

为了进一步提升居民的生活环境以及居住水平，我国的建筑单位在房屋建设时加强了对于空调等电器设备的运用。事实上，作为建筑物的主要能耗系统，空调系统在实际运行时往往造成大量的能耗。据悉，高层建筑的中央空调运行所消耗的电能往往占到整栋建筑用电量的一半，不利于相关效益的取得。基于此，为了进一步促进该项问题的解决，我国的有关部门需要实现中央空调能耗的降低，从而实现了电力供需矛盾的解决，并促进我国能源利用率的提升。

2、中央空调系统中存在的不足

2.1空调负载设置不合理

空调的负载量是空调能承载的最大极限，这样设置的原因虽然能极大的满足人们的使用需求，但是会产生很大的能耗浪费，因为人们在使用的过程中，正常的设定温度与极限值相差很远，所以在工作的过程都是属于超量运行，人们可以根据自己需要的温度进行调节，但是水泵量的大小是不会改变的，所以就会产生浪费的现象，为了改变这种高能耗的现象，必须要对空调系统进行改善，因为空调的工作是需要电机来作为支持，所以要对电机的转速进行相应处理，减少工作过程中产生的能耗。

2.2冷却水系统的不足

在设计空调冷却水电机时，都是把极限值设定到最大的标准，以便适应人们的不同需求，但是实际使用的过程中，根本达不到极限值的使用情况，所以水电机在运行中产生的能力浪费超出了实际工作的能量范围，冷却水电机的工作目的就是为了调节空气中的热量，达到人们想要的温度标准，实现对室内空气的制冷效果，如果把极限值设置的过大，就会产生严重的浪费现象，因为冷却水电机在工作时的转速是一定的，需要通过调节阀来进行控制，当电机转速较高时，水的流动速度会更高，因此就生产了较大的能耗，而且对于冷热水的交换工作也不是十分彻底，影响空调正常的工作状态。

2.3空调电机的频繁启停会影响空调使用寿命

中央空调一般都是出于长期工作的状态，其与家庭使用的一般空调不同，如果经常开启或者停止，就会降低空调的使用寿命，因为电机在开始运行或者骤然停止时，会产生较大的电流，如果超过电流的使用限制，就会使得空调工作的环境温度过高，发生短路的现象，严重的甚至会使得零部件烧毁，影响空调正常的使用寿命。

3、中央空调的变频控制设计及节能

3.1主机制冷系统变频控制设计

主机制冷系统是中央空调系统的关键组成部分，一般主机制冷循环系统的能量消耗是中央空调系统的能量消耗的60%以上。因此，要达到节能的效果主要是在中央空调系统的设计中达到节省主机制冷循环系统的能耗。主机制冷系统的重

要部分是压缩机，因此设计时主要压缩机的变频控制进行合理的设计，充分发挥

变频控制的作用能够很好的降低压缩机的振动，能够降低机器的温度并且避免噪

音的出现。而且变频设计可以使主机系统进行负载变化的检测，并减小启动电流，实现软启动和软制动。在设计中，压缩机的变频参数是固定的，需要通过设备的

实际运行情况进行调整，优化压缩机的变频控制设计，使得中央空调系统在运行

时达到好的运行状态，同时还要根据实际情况来进行中央空调机组运行参数的修改，减小设备功耗量，并且压缩机可以采用多机并联制冷方式，在开机时，可以

先让所有的压缩机都投入工作，将冷冻水的出口温度降低到人摄氏度以下，在运

行1~1.5小时后将部分压缩机关闭，由剩余的压缩机变频来进行制冷量的维持，

冷冻水的出口温度会在~129℃之间波动，并且这种工作状态取得的制冷效果很好，节能效果也很显著。

3.2送风系统变频设计

中央空调系统的送风系统需要送风设备来进行完成相应的变频控制设计，送

风设备主要包括变风量风机、盘管风机、新风机、回风机等送风系统中的变频器

用来完成地风机的转速，使得风机能够正常稳定的运行。同时保证变频控制的工

作效率，防止冷冻水从顶棚溢出，提高系统控制效率，保证系统的节能效果并且

送风系统的变频控制设计是实现节能的重要途径。并且中央空调的温度控制区域

对舒适性的要求较高，实现变频风机的变频控制需要恒温PID，在进行实际设计时，应根据用户的一些需求来调整。若是大型中央空调系统的设计，在设计时为

解决负荷过大的问题，应采用多段变风量的控制方式，通过使用这种控制方式来

进行风量的沽算，然后对主机微控制器编程来实现估算。若系统需要较小的风量，可以通过控制吹风机转速来减少风量，减少风机能耗。

3.3水泵的变频控制

中央空调的冷却水泵控制原理与冷冻水泵相类同，当空调负荷低或冷却水散

热效果好时，也可以通过变频调速器来调节冷却水泵的转速，降低冷却水的循环

流量，提高供回水温差，从而达到节能目的。在对水泵进行变频控制时，首先要

在系统上安装温差检测的装置，使其形成一个密封的循环系统，可以对系统的工

作情况进行监督，实现对电机的自动控制，把温度控制在合理的范围内，而且水

泵转速也会随着温度的变化发生变化，通过变频式电机的调节，使得水泵在运行

的过程中缓慢的停止和开启，既保证了空调的使用功能，也使得系统的使用寿命

得以提高。

3.4多台循环泵的变频控制过程

多台循环泵共同协作，促使中央空调保持正常的工作状态，因此变频器的控

制对象变成了多台循环泵，这时就需要借助智能控制器，以避免出现变频器功能

发挥程度不好，无法同时控制多台循环泵问题。当多台循环泵要处于正常工作状

态时，要先将一台循环泵的开关闭合，这时电机会因为变频控制技术而出现软启动，进而管道压力差会发生变动。根据变化结果，判断其是否需要使其恢复稳定

的延迟时间，如果需要，则由智能控制系统来实现这一功能，智能控制系统自动

化特别强。因此在设置好延迟时间后，会直接将先前开启的开关断开，继而将下

一开关闭合。此时最初始的操作对象循环泵会直接纳入到交流频率电路中，接下

来再将第三个开关闭合，使第二台循环泵进行变频控制，主要目的是看管道压差

在限制时间是否满足设计要求，如果其在第二台循环泵变为交流频率时仍未满足

要求，就要使第三台循环泵发挥作用。

3.5变频技术的运行效果