机电工程中央空调变频节能技术应用
田刚
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摘要：随着我国经济的持续发展、电力供应日趋紧张。中央空调以电能为动力，为人们提供了舒适的生活和工作环境，高层楼宇的中央空调是用电大户，几乎占了建筑物耗电量的60%；对于商场和综合大楼则高达70%以上，日常开支费用很大。在欧美等一些发达国家中，空调耗电量甚至占了其城市总用电量的30%以上。因此节能已成为各行业的重要议题。在我国和谐社会建设以及倡导节能减排的社会大背景下，高效利用资源，关注节约电能已成为可持续发展突出问题，这就需要对传统的中央空调进行技术改革，大力发展变频技术。因为，在中央空调控制系统中引入变频调速技术不仅能够有效地减少噪声，节约电能，减少对电网的冲击，提高空调房间的舒适程度，还可以延长机械及管网的使用寿命，具有诱人的应用前景。
关键词：中央空调；节能技术；变频调速技术
1.中央空调采用变频技术的重要性分析
在通风空调系统中，各类大功率电吹风循环水泵的实际容量是参照规模较大的建筑冷热最大交变负荷能力的设计和设计来选择的，没有正确的设计和生产利润率。由此可见，对于春夏秋冬四个季节，阴晴雨雪的昼夜，隔离的室温不同，所以家用中央空调的冷热交替负荷能力进一步部分时间低于设计和生产负荷能力。换句说法，家用中央空调大部分时间都不知道怎么低速运行。各类鼓风机循环水泵在升压变压器正常状态下，不分季节全速运转，采取使用扼流圈或回流胶垫的形式，调节风机的在线流量和转速，造成大节流或回流的数量。损失无非就是消耗了比较多的强大能量而已。随着科学技术的进步，交流接触器已广泛应用于各行各业的公司。其极高的性价比和成熟的产品应用于家用中央空调中各种吹风机、水循环泵等异步电机的回收系统。空调回收系统采取使用变频压缩机改变电机电流在线调节流量和阻力，改变环境温度等相关参数代替管路阀门在线控制流量，效果特别显着环保节能。
2.中央空调变频节能的原理系统组成
中央空调进行变频节能系统，需要硬件及软件技术的组合，利用矢量控制手段将动态过程相应补偿，恒转矩调压、瞬流干扰负向抑制技术综合使用。变频调速技术产生的新产品，通过同步跟踪，调压、调相、调节频率、瞬流抑制于一体，具有：
（1）恒转矩的条件下调节控制电压，限制电流，使电机负载处于最适当、最小、最省电力的电压和电流运行状态。
（2）矢量控制和模糊逻辑控制的优化调频技术，具有最先进通用变频器的全部功能。
（3）由微机采样跟踪，实现功率因数动态补偿。
（4）瞬流干扰抑制技术，过滤瞬流波动减小其所造成的损失和干扰。
正是由于这些优势，使中央空调变频节能有实施的理论依据和进行控制的可行性。其主要应考虑的因素有：
（1）在中央空调设计时为保证在天气温度最高的情况下能满足要求，所以按最大的负荷设计并有15%左右的富裕量，而平时使用时并不能达到满负荷，所以存在较大的裕度，其中主机常常可以根据负载变化自动加载，卸载，而水泵的流量却不能随主机匹配调节，存在很大浪费。
（2）系统的流量压力必须靠截流阀和旁路阀调节来完成，因此不可避免存在较大截流损失和消耗大流量高压力主机，以及低流量小温差的现象。不仅大量浪费电能，而且还可能造成空调冷暖不适的情形，同时对系统设备带来不利的影响。
（3）电机起动电流为额定值的5倍左右。电机在如此大的电流冲击下，进行频繁的起停，对电机、接触器触点、空气形状触点带来电弧冲击，同时也会给电网带来一定的有害冲击。同时起动时带来的机械冲击和停止时的承重现象也会给机械传动、轴承、阀门等带来疲劳损伤。
（4）变频技术在现代空调中的使用已成为必然趋势，因此这不仅能有效改良现代空调系统的工艺不足，还能大幅降低能耗节省运行成本。因此，在中央空调系统中安装变频控制系统并设置闭环自动调节，使节能效果更好。
3.变频节能技术在中央空调的应用
3.1冷冻水系统的控制
在通风空调系统中，冰箱冷冻水回收系统、水循环系统、快冷储水箱风机分别采取使用变频器控制，环保节能效果不明显好的。在通风空调系统中，多数情况下有若干台冷水机冷却循环水泵和冷却水系统，分别构成并联的管道系统、雨水收集系统和冷却水循环系统。在这种回收系统中，不应当需要在冷冻水循环系统和冷冻水回收系统中选用直流调速器，而选用PLC控制电路和开关控制电路来冷冻一组冰箱。异步电机与急冷泵异步电机切换控制，使两回收系统中的一台泵处于可调和正常状态。变压器的正常状态能够满足特定的要求。参照结合制造商的设计和意愿，任何异步电动机都能够借助PLC控制电路和开关控制电路来运行。如果变频空调处于正常状态，运行程序的运行频率能够与计算出的负荷相匹配。容量大小不同再借助交流接触器调节。当换热面积增大时，驱动一台异步电动机不够，但驱动两台异步电动机绰绰有余，PLC控制电路接收运行命令，借助相关参数的反馈控制，启动另一台异步电动机，PLC控制电路和开关控制电路会自动关断并进一步将空调变频器正常状态下的异步电动机的工作频率从运行程序的工作频率进一步提升到升压变压器的50Hz，然后继续从交流接触器上切下来，再接到升压变压器上。然后将第二台异步电动机接在交流接触器上，这样第二台异步电动机就能够平稳平稳地启动。程序的运行频率一定要参照结合计算的负载容量由交流接触器设定。当换热面积进一步扩大时，不断重复上述切换控制具体过程，直至所有异步电动机全部投入运行。水回收系统能够提供的最小实际容量是几乎所有异步电动机都在运行的正常升压变压器满载条件。借助PLC控制电路对交流接触器进行切换，达到最适宜的环保节能效果。否则，与传统控制电路相比，减少了大量的交流接触器，进一步提升了系统运行速度的稳定性和可靠性，达到的效果不过是投入而已，最低的回报也不是很好。
3.2.冷却水系统的控制
在中央空调冷却水系统中，降低冷却水温度可以提高制冷系数，降低单位制冷量的能耗。冷却水温调控的目的是在满足负荷的要求下，使冷却水温度尽可能低，同时不增加冷却塔电机的功耗。而冷却塔所提供的冷却水除了与冷却塔性能有关外，还与环境工况、风扇电机及水泵电机的转速有关。因此，当环境工况有利于降低冷却水温度时，可以通过对冷却塔风扇及水泵电机的转速控制来达到节能的目的。当冷冻水的流速减慢后，单位时间内在蒸发器中交换的热量也会减小，为保证出口温度不变，压缩机必须卸载。在蒸发器压力（温度）确定之后，压缩机功耗就与冷凝压力（温度）的高低成正比，增大冷却水流量有利于降低压缩机功耗，但冷却水泵功耗也会上升，因而应使冷却水流量控制在总成本最低点上。采用交流变频调速技术后，由于电机可在很宽的范围内平滑调速，可将所有节流阀开至最大，使管道畅通，节流损失最小。通过改变电机转速来改变冷却水、冷冻水的流速，使其在满足制冷机正常工作以及达到平衡热负荷所需冷量的要求下，使冷却水、冷冻水在冷却塔及风机盘管中充分释放与热负荷大小相当的冷量，提高换热效果。
3.3中央空调末端送风的变频控制
在通风空调系统中，流经净化工作的空气在端部和板式换热器中充分交换后，由送风机送至室内外环境，从而起到调节环境的作用温度。在所有具体的输送过程中，一般来说，都是以水被认为是输送介质，在水温不变的情况下，借助改变换气次数，能够调节内外压机的工作能力（热量）。换气次数可调，鼓风机电机转速可调控制。能够选用交流接触器控制鼓风机。这样就能够做到连续变速。当工作频率发生变化时，端子输入电压和电流也会无形中变化。毫无疑问，新的节能点是能够做到的，而且还能够不断降低回收系统形成的噪音，降低生产成本，进一步提升您的安全性和舒适性。
4.结语
总之，随着中央空调在各种建筑中的应用日益增多，除了给人们带来舒适的环境，引发的高能耗问题也不容忽视。在国家倡导低碳社会的大背景下，节约能源已成为社会关注的话题。因此，如何妥善降低中央空调的能耗，是当前必须面临的问题。以国内外中央空调运行的技术和经验来看，变频调速技术在节能方面发挥重要作用，将成为今后空调应用的必然趋势，具有广泛发展空间。
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