變頻器在空調系統的應用

一、前言　　

　　在沒(méi)有使用具備負載隨動(dòng)調節特性的控制系統中，無(wú)論季節、晝夜和用戶(hù)負載的怎樣變化，各空調電動(dòng)機都長(cháng)期固定在工頻狀態(tài)下全速運行，造成了能量的巨大浪費。近年來(lái)由于電價(jià)的不斷上漲，使得中央空調系統運行費用急劇上升，致使它在整個(gè)大廈營(yíng)運成本費用中占據越來(lái)越大的比例，電能費用的控制顯然已經(jīng)成為經(jīng)營(yíng)管理者所關(guān)注的問(wèn)題所在。據統計，中央空調的用電量占各類(lèi)大廈總用電量的70%以上，其中中央空調水泵的耗電量約占總空調系統耗電量的20%～40%，故節約低負載時(shí)壓縮機系統和水系統消耗的能量，具有很重要的意義。

　　中央空調系統一般主要由制冷壓縮機系統、冷媒(冷凍和冷熱)循環(huán)水系統、冷卻循環(huán)水系統、盤(pán)管風(fēng)機系統、冷卻塔風(fēng)機系統等組成?！　?/p>

　　HVAC的概念包括采暖(Heating)、通風(fēng)(Ventilation)、空調(Air Condition)，因此與中央空調相比具有更廣義的概念。HVAC是人與環(huán)境這對矛盾對立統一關(guān)系歷經(jīng)漫長(cháng)歲月發(fā)展所凝聚而成的一種重要的環(huán)境與保障技術(shù)。HVAC定義如圖1所示。

圖1：HVAC定義

(1)供暖(Heating)

　　1)系統組成：熱源、散熱設備、輸熱管道、調控構件等。

　　2)技術(shù)職能：輸入熱能至空間，補償其熱損失，到達室內溫度要求。

　　(2)通風(fēng)(Ventilation)

　　1)系統組成：通風(fēng)機、進(jìn)排或送回口、凈化裝置、風(fēng)道與調控構件等。

　　2)技術(shù)職能：通風(fēng)換氣、防暑降溫、改善室內環(huán)境、防止內外環(huán)境污染。

　　(3)空氣調節(Air Conditioning)

　　1)系統組成：冷熱源、空氣出來(lái)設備與末端裝置、風(fēng)機、水泵、管道、風(fēng)口、調控構件等。

　　2)技術(shù)職能：依靠經(jīng)過(guò)全面處理并且適宜參數與良好品質(zhì)的空調介質(zhì)與受控環(huán)境空間進(jìn)行能量、質(zhì)量

　　的傳遞與交換，實(shí)現對室內空氣溫度、濕度、速度、潔凈度和其他參數的按需調控。

　　3)系統分類(lèi)：一次回風(fēng)、二次回風(fēng)、全新風(fēng)。

　　經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，HVAC的應用已經(jīng)深入到國民經(jīng)濟的各個(gè)部門(mén)，對促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展、提高人民生活水平起到重要保證作用，有時(shí)甚至是關(guān)鍵性的保證作用。

　　在HVAC中的節能觀(guān)念并不是以降低環(huán)境或抑制能量需求來(lái)?yè)Q取節能，而是通過(guò)綜合資源規劃(IRP)方法和能源需求側管理(DSM)技術(shù)的應用，提高建筑的能量效率，用有限的資源和最小的能量消費代價(jià)獲得最大的社會(huì )、經(jīng)濟效率，滿(mǎn)足日益增長(cháng)的環(huán)境需求。

　　二 變頻器在中央空調中的應用

　　同時(shí)具有精確控制和大幅度節能的特點(diǎn)，因此也成為中央空調系統和HVAC的標準控制手段。

　　在中央空調系統中加裝變頻器時(shí)要考慮的問(wèn)題完全不同于工業(yè)應用，一般來(lái)說(shuō)，在裝有中央空調的高檔公共設施里有大型電子敏感設備，如計算機系統、電視接收系統和電信網(wǎng)絡(luò )系統。這就要對變頻傳動(dòng)裝置提出工業(yè)環(huán)境中不需要考慮的特殊要求，即電磁兼容問(wèn)題。

　　以變頻器為主組成的中央空調綠色智能控制系統，可實(shí)現溫度、溫差、壓力、壓差、濕度、流量等多種參數集中控制，通過(guò)自動(dòng)能量?jì)?yōu)化軟件可使暖通空調系統中的綜合節電率達到50%左右。同時(shí)，由于電磁兼容性好，因此能減少對周邊電路儀器的干擾并降低噪聲，而且其內置直流電抗器還可有效抑制諧波，提高功率因數。

　　在中央空調系統中，用變頻器進(jìn)行流量(風(fēng)量)控制時(shí)，可節約大量電能。中央空調系統在設計時(shí)是按現場(chǎng)最大冷量需求量來(lái)考慮的，其冷卻泵、冷凍泵也是按單臺設備的最大工況來(lái)考慮的，在實(shí)際使用中有90%多的時(shí)間，冷卻泵、冷凍泵都工作在非滿(mǎn)載狀態(tài)下。如果用閥門(mén)、自動(dòng)閥調節，不僅會(huì )增大系統節流損失，而且調節是階段性的，會(huì )造成整個(gè)空調系統工作在波動(dòng)狀態(tài)，而通過(guò)在冷卻泵、冷凍泵上加裝變頻器則可一勞永逸地解決該問(wèn)題，還可實(shí)現自動(dòng)控制，并可通過(guò)變頻節能收回投資。同時(shí)，變頻器的軟起動(dòng)功能及平滑調速的特點(diǎn)可實(shí)現對系統的平穩調節，使系統工作狀態(tài)穩定，并延長(cháng)機組及網(wǎng)管的使用壽命。