变频器在中央空调系统中的节能改造应用

摘要：中央空调在现代化大型建筑结构中广为应用，已成为一项不可缺少的基础设施。这种基础设施在应用中占地空间少、功能利用率高的的优势而受到社会各界人士的关注，但是其耗电量非常的大、大约占据了整个建筑物耗能的一半左右。因此在目前的工作中，做好中央空调节能改造技术至关重要。本文就变频器在中央空调系统节能改造中的应用进行总结和归纳，并提出了相关要点。

关键词：中央空调系统 节能改造 变频器随着科学技术的发展，变频控制技术也日趋成熟，成为各项电气设备中主要的控制管理系统。中央空调系统作为现代大型建筑物中不可缺少的基础设施，在其中采用变频器技术来进行控制对于其节能改造至关重要，也是实现节能、环保目的的主要手段。

一、变频技术分析

在现代化建筑工程项目中，多数建筑物在中央空调系统安装中都是以最大负荷量为基础来安装的，并且还在其中设置了一定的余量设计。但是实际上，在一年之中空调的满负荷运载最多也就是十多天而已，甚至有些地区只有十多个小时，这就造成了空调系统在运行中造成大量能源的耗费，因此在目前的工作中，对空调系统进行节能改造至关重要，也是当今时展的必然。

近年来，伴随变频技术的日益成熟，利用变频器、数模控制系统等方法来进行空调节能改造已成为业内人士研究的热点话题。在改造工作中，是通过变频器来根据空调系统中的冷水泵、冷却水泵的负载变化来控制电机的转速，从而使得空调系统能够在满足当前负载需要的同时发挥出应有的功能和效益，进而形成一套节能环保的系统体系[1]。

二、空调系统节能重要性

中央空调在现代化大型建筑结构中有着不可缺少的重要作用与意义，其应用极大的改善了建筑室内环境和人们的生活方式，但是它又是一项耗能大户，日常耗电量约占据着整个建筑耗能的一半以上，因此，在工作中做好中央空调系统的节能改造工作势在必行，也是实现社会持续发展观的动力依据。直至今日，我国目前国内众多地区大型建筑物中央空调系统都是以最大冷热负荷进行机型选择、设计，在空调运行中，就算是条件极端复杂，也必然存在着很大的余量。但是在实际工作中，大约有九成以上的空调系统都是非满负荷运行的，而且最大负荷出现的时间极少，是一个极端耗能的设备之一。根据不完全统计，国内现有的中央空调系统中，大约有七成以上都未曾进行任何形式的节能优化改造，造成了巨大能源的浪费。

伴随着科学技术的飞速发展，变频节能技术已成为节能改造工作中最为关键和重要的建筑基础设备，得到了快速、健康的发展，其价格也极为便宜、技术有未成熟，特别是在空调的风机、水泵等设备的改造中，效果更佳。经过多年的实践总结得出，经过节能改造过的空调大约每天可能节能30%以上。

三、变频器在中央空调节能改造中的应用

中央空调系统主要是由制冷系统、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、空气处理器和热水塔等部分组成的，因此，在其节能改造工作中也主要是从这几个方面入手进行总结和优化的。变频器在节能改造工作的使用中，是根据冷冻水泵和冷却水泵的电机转速来进行调节的，是在满足空调运转的前提基础上，使得空调能发挥出正常的运转效益，避免能量耗费，进而达到节能目的。

水泵作为中央空调系统中极为关键和重要的组成部分，其在设计中是以当地每年夏天最热、负荷最大为基础进行设计的，且都是留有10～20%的设计余量，这就造成了在水泵的选择中必然都是选择一些功能较大的水泵体系，从而保证空调系统运行要求，但是这种设计标准应用同时，也造成大量的能源浪费，其中以冷冻主机的耗能最为严重，冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节，存在很大的浪费。

1、水泵节能改造的方案

中央空调系统通常分为冷冻（媒）水和冷却水两个系统。根据国内外最新资料介绍，并多处通过对在中央空调水泵系统进行闭环控制改造的成功范例进行考察，现在水泵系统节能改造的方案大都采用变频器来实现。

1.1、 冷冻（媒）水泵系统的闭环控制

〔1〕制冷模式下冷冻水泵系统的闭环控制

该方案在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁定，变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减，控制方式是：冷冻回水温度大于设定温度时频率无极上调[2]。

〔2〕制热模式下冷冻水泵系统的闭环控制

该模式是在中中央空调中热泵运行（即制热）时冷冻水泵系统的控制方案。同制冷模式控制方案一样，在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁定，变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减。不同的是：冷冻回水温度小于设定温度时频率无极上调，当温度传感检测到的冷冻水回水温越高，变频器的输出频率越低。

1.2 冷却水系统的闭环控制

目前，在冷却水系统进行改造的方案最为常见，节电效果也较为显著。该方案同样在保证冷却塔有一定的冷却水流出的情况下，通过控制变频器的输出频率来调节冷却水流量，当中中央空调冷却水出水温度低时，减少冷却水流量；当中中央空调冷却水出水温度高时，加大冷却水流量，从而达到在保证中中央空调机组正常工作的前提下达到节能增效的目的。

2、能量调节

变频空调节能的主要原因是：电机的效率提高（交流变频采用三相电机，直流变频采用直流电机，效率高过普通的单相异步电机）；系统的动态匹配，是系统总是处于良好的匹配状态；部分负荷时，相对扩大的换热器，降低了冷凝温度，提高了蒸发温度；没有停机，避免了系统平衡重新建立的浪费，同时也避免了温度波动较大从而产生的浪费。在改造中，仅仅因为变频空调器在运行过程中，机组很少停机，避免了普通空调器频繁启动，省却了额外的启动电能消耗，所以系统省电的说法是确缺乏说服力的。因为普通空调器运行中启动虽频繁，但启动时间却很短，每次约零点几秒的时间。变频空调虽然不需频繁启动，但其快速控温却是靠高频运行实现的，这一过程又是以高能耗换来的，甚至还要多余消耗内部转换所需的电能。

四、结束语

在科技日新月异的今天，积极推广高新技术的应用，使其转化为生产力，是我们工程技术人员应尽的社会责任。对落后的设备生产工艺进行技术革新，不仅可以提高生产质量、生产效率，创造可观的经济效益。对节能、环保等社会效益同样有着重要的意义。

参考文献

[1] 肖凤明 王清兰 朱长庚等.变频空调器微电脑控制电路分析与速修技巧[M].北京：机械工业出版社，2004.1.

[2] 刑振禧.高级制冷设备维修工[M].北京：机械工业出版社，2001.5.