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| 中央空调节能系统的应用 |
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| 在工农业生产及人们的日常生活中，经常需要对一些物理量进行控制，如空调系统的温度、供水系统的水压、通风系统的风量等，这些系统大多数是用交流电机驱动的。以前由于电机的转速无法方便调节，为了达到对上述物理量的控制，人们只好采用一些简单的方法，如用档板调节风量，用阀门来调节流量压力等，致使这些系统不仅达不到很好的调节的效果，而且大量的电能被档板和阀门白白浪费。据统计，我国目前使用的风机、水泵大约有25%的能量是无谓消耗。因此，国家经贸委于1994年下发了763号文件《关于加强风机、水泵节能改造的意见》，鼓励支持变频节能技术在各行各业推广使用。另外，根据交流电机的特性，要实现连续平滑的速度调节，最佳的方法就是采用变频调速器。变频器是将标准的交流电转成频率、电压可变的交流电，供给电机并能对电机转速进行调节的装置。采用变频器进行风机、水泵的节能改造，不仅避免了由于采用挡板或阀门造成的电能浪费，而且还会极大提高控制和调节的精度，我们可以真正方便地实现恒温空调系统和恒压供水系统。 |
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大、中型中央空调由３部分组成：
（１）制冷、制热站
（２）空调水管网系统
（３）空调末端装置（空调机组，风机盘管和新风机组等）
大、中央空调系统框图如图１所示：
工作原理：采用设备中的风扇使室内空气循环，并通过设备中的冷、温水盘管来冷却和加热，以达到空调的目的。盘管中的冷、温水由机房中的制冷设备和锅炉提供。
该系统的缺点是：设备配置较大，风机噪音大。当环境温度变化或冷、热负荷变化时，只能通过增减冷、温水循环泵数量或使用挡风板的方法来调节室内温度，既耗费能源又造成环境温度波动。 |
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| １．负载类型与节能关系： |
| 生产机械各式各样，种类繁多，但负载类型主要分３类，他们与节能的关系见表１。 |
| 表1 负载类型与节能关系 |
| 负载类型 |
恒转矩M=C |
平方转矩M｝n3 |
恒功率P=C |
| 特性曲线P=f（n）M=f（n） |
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| 功率与转速关系 |
P｝n |
P｝n3 |
P=C |
| 使用变频器目的 |
节能为主 |
节能为主 |
调速为主 |
| 节电效果 |
一般 |
显著 |
较小 |
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| ２．几种典型负载与节能关系 |
| 由于中央空调系统中都是各种风机、泵类负载，根据流体学原理可知，Ｐ∝Ｎ３，故应用变频器后，节能效果显著。表２列出风机、泵类负载应用变频器后，在不同流量Ｑ、转速Ｎ、由频率Ｐ（额定值的相对百分数）在某频率值时的节能率。 |
| 表2 在某频率值时的节能率 |
| 流量Q（%） |
100 |
90 |
80 |
70 |
60 |
50 |
40 |
| 转速n（%） |
100 |
90 |
80 |
70 |
60 |
50 |
40 |
| 频率值（Hz） |
50 |
45 |
40 |
35 |
30 |
25 |
20 |
| 由功率P（%） |
100 |
73 |
51 |
34 |
22 |
13 |
6.5 |
| 节能率N（%） |
0 |
27 |
49 |
66 |
78 |
87 |
93.5 |
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| 中央空调系统的外部热交换由２个循环水系统来完成。循环水系统的回水与进（出）水温度之差，反映了需要进行热交换的热量。因此，根据回水进（出）水温度之差来控制循环水的流动速度，从而控制了热交换的速度，是比较合理的控制方法。 |
| （１）冷冻水循环系统的控制 |
| 由于冷冻水的出水温度是冷冻机组“冷冻”的结果，常常是比较稳定的。因此单是回水温度的高低就足以反映房间内的温度。所以，冷冻泵变频调速系统，可以简单地根据回水温度进行如下控制：回水温度高，说明房间温度高，应提高冷冻泵的循环速度;回水温度低,说明房间温度低,应降低冷冻泵的循环速度,从而达到节能。总之，对于冷冻水循环系统，控制依据是回水温度，即通过变频调速，实现回水的恒温控制。原理图见图２。 |
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| （２）冷却水循环系统的控制 |
由于冷却塔的水温是随环境温度而变的，其单测水温不能准确地反映冷冻机组内产生热量的多少。所以，对于冷却泵，以进水和回水间的温差作为控制依据，实现进水和回水间的恒温差控制是比较合理的。温差大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，增大冷却水的循环速度；温差小，说明冷冻机组产生的热量小，可以降低冷却泵的转速，减缓冷却水的循环速度，以节约能源。
冷却水循环系统的控制原理图见图３。 |
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| 随着生活水平的提高，人们已开始关注生活与工作环境的舒适性，大型公共建筑（如商场、宾馆、影剧院等）均设置有中央空调系统，而大多数中央空调的运行，绝大部分末端机采用开／关控制方式，难以满足人们对舒适感的要求。变频技术的飞速发展，成本进一步下降，使得这一要求成为现实。 |
| ５．１调节风量 |
在中央空调系统中,冷、暖的输送介质通常是水，在末端将与热交换器充分接触的清洁空气由风机直接送入室内，从而达到调节室温的目的。
在输送介质（水）温度恒定的情况下，改变送风量可以改变带入室内的制冷（热）量，从而较方便地调节室内温度。这样，便可以根据自己的要求来设定需要的室温。调整风机的转速可以控制送风量。使用变频器对风机实现无级变速，在变频的同时输出端的电压亦随之改变，从而节约了能源，降低了系统噪音，其经济性和舒适性是不言而喻的。 |
| ５．２控制方式的确立 |
| 在室内适当的位置，安装手动调节控制终端，如图４所示，调速电位器ＶＲ和运行开关ＫＫ即可。 |
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| ５．３应用方案的系统考虑 |
（１） 共振（动）：选择末端送风机时，应考虑测试其在全转速范围的共振转速点，应避免电机工作于这样的转速区，通过设定变频器的回避频率及其宽度值，则可以避免电机运行于该转速区域。
（２） 节能：风机属于平方转矩负载，应用时，选择风机、泵类专用变频器（亦称为节能型变频器）较好，并将其转矩曲线（Ｖ／Ｆ）设定为“平方转矩”，这样可以达到较好的节能效果。
（３） 安装:变频器应装于末端机的“隔离室”内，除保证良好的散热外，还应让其不置身于潮湿环境下。亦需考虑中央空调在制冷或制热时末端机自身的温度影响。
（４） 频率限制：电机转速较低时，散热效果较差：转速过大，则会引起风速过高而造成的不适当状态，如制冷时，可能因风速过大，致使冷凝水不能被吸水盘完全接收，造成外漏。应选择适宜的上、下限频率，下限频率以不小于是１５ＨＺ为宜，上限频率不要超过６０ＨＺ，根据最大风速确定。
（５） 载波频率：将变频器的载波频率适当提高，则可以降低电机运行噪音，提高环境质量。
（６） 多机并联运行时，若电机距离变频器较远，则需调整载波频率，以避免引起电机电流振荡。 |
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