變頻器在空調系統的應用

一、前言　　

　　在沒有使用具備負載隨動調節特性的控制系統中，無論季節、晝夜和用戶負載的怎樣變化，各空調電動機都長期固定在工頻狀態下全速運行，造成了能量的巨大浪費。近年來由于電價的不斷上漲，使得中央空調系統運行費用急劇上升，致使它在整個大廈營運成本費用中占據越來越大的比例，電能費用的控制顯然已經成為經營管理者所關注的問題所在。據統計，中央空調的用電量占各類大廈總用電量的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)循環水系統、冷卻循環水系統、盤管風機系統、冷卻塔風機系統等組成。　　

　　HVAC的概念包括采暖(Heating)、通風(Ventilation)、空調(Air Condition)，因此與中央空調相比具有更廣義的概念。HVAC是人與環境這對矛盾對立統一關系歷經漫長歲月發展所凝聚而成的一種重要的環境與保障技術。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(Ventilation)

　　1)系統組成：通風機、進排或送回口、凈化裝置、風道與調控構件等。

　　2)技術職能：通風換氣、防暑降溫、改善室內環境、防止內外環境污染。

　　(3)空氣調節(Air Conditioning)

　　1)系統組成：冷熱源、空氣出來設備與末端裝置、風機、水泵、管道、風口、調控構件等。

　　2)技術職能：依靠經過全面處理并且適宜參數與良好品質的空調介質與受控環境空間進行能量、質量

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

　　3)系統分類：一次回風、二次回風、全新風。

　　經過多年的發展，HVAC的應用已經深入到國民經濟的各個部門，對促進經濟發展、提高人民生活水平起到重要保證作用，有時甚至是關鍵性的保證作用。

　　在HVAC中的節能觀念并不是以降低環境或抑制能量需求來換取節能，而是通過綜合資源規劃(IRP)方法和能源需求側管理(DSM)技術的應用，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獲得最大的社會、經濟效率，滿足日益增長的環境需求。

　　二 變頻器在中央空調中的應用

　　同時具有精確控制和大幅度節能的特點，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要考慮的問題完全不同于工業應用，一般來說，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絡系統。這就要對變頻傳動裝置提出工業環境中不需要考慮的特殊要求，即電磁兼容問題。

　　以變頻器為主組成的中央空調綠色智能控制系統，可實現溫度、溫差、壓力、壓差、濕度、流量等多種參數集中控制，通過自動能量優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，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，用變頻器進行流量(風量)控制時，可節約大量電能。中央空調系統在設計時是按現場最大冷量需求量來考慮的，其冷卻泵、冷凍泵也是按單臺設備的最大工況來考慮的，在實際使用中有90%多的時間，冷卻泵、冷凍泵都工作在非滿載狀態下。如果用閥門、自動閥調節，不僅會增大系統節流損失，而且調節是階段性的，會造成整個空調系統工作在波動狀態，而通過在冷卻泵、冷凍泵上加裝變頻器則可一勞永逸地解決該問題，還可實現自動控制，并可通過變頻節能收回投資。同時，變頻器的軟起動功能及平滑調速的特點可實現對系統的平穩調節，使系統工作狀態穩定，并延長機組及網管的使用壽命。