中央空调的变频控制设计及节能分析[权威资料]

中央空调的变频控制设计及节能分析 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 摘要：近年来，随着经济的发展，人们的生活水平得到提高，空调逐渐成为人们冬夏生活的必备品，为人们的生活提供了舒适性。本文主要就中央空调的变频控制设计及节能进行了分析研究。 关键词：中央空调；变频控制设计；节能 TM925 A 目前，空调已经成为人们生活中重要的生活必备品，随着科学技术的发展和进步，空调系统也在不断创新和发展。中央空调的变频控制成为应 用比较广泛的系统，给人们提供了比较舒适的生活环境，然而中央空调的能耗也是不可小觑的，所以加强中央空调的节能成为人们关注的重点。本文对中央空调的变频控制设计以及节能情况进行分析，具有重要的现实意义。 一、中央空调的概述 1、中央空调系统 中央空调水系统是以水为载冷剂的问接制冷系统，通过冷冻水、冷却水、制冷剂和空气的之间的热交换将室内的热量传递到外面空气中来达到降低室内温度的目的。目前国内的中央空调系统大都采用定流量的运行方案，致使系统能耗居高不下。近年来随着变频速技术的飞速发展， 使得变频控制技术广泛应用于工业生产中，随之变频控制技术也逐渐开始应用到很多大型中央空调系统的节能改造中。 2、中央空调的结构组成 中央空调系统一般主要包括风机盘管系统、冷冻水系统、制冷机组和冷却水系统四个组成部分，如图 1 所示。 二、中央空调变频控制设计 1、中央空调变频控制系统的整体设计 控制系统采用单闭环进行控制 ,利用温度传感器分别测出冷却水的出水温度和回水温度 ,将出水温度和回水温度分别转换为相应的电信号 ,这些信号通过 PID 控制器进行相应的放大使之能作为变 频器的控制信号 ,在控制中采用 PLC 进行控制 ,驱动变频器产生变频信号 ,进而驱动变频器进行变频控制 ,从而实现对感应电机转速的控制。 2、中央空调制冷系统 目前，间接制冷是大部分中央空调系统普遍采用的方式。这种中央空调系统的工作过程一般是由以下五个循环部分共同完成的，如图 2 所示 : 在室内空气循环和冷冻水循环中，中央空调系统中的风机盘管是室内空气循环和冷冻水循环的主要热交换设备。在冷冻水泵的作用下，低温冷冻水进入风机盘管内在风机的作用下对室内的空气进行热量交换。这样，空气温度便降低了， 冷冻水温度则升高了。最后低温的空气被风机带到各个需要降温的房间内，被带到蒸发器中与制冷剂进行热交换也就完成了整个室内降温的过程。 3、送风系统 系统中送风系统的变频控制设计主要是由相关的送风设备来进行的 ,送风设备主要包括盘管风机、变风量风机，还有回风机、新风机等等。要想改变地风机的转速就需要借用变频器来进行 ,确保风机运行的稳定性 ,一方面 ,能够防止冷冻水从顶棚上漫出来 ,另一方面 ,便于进行系统控制，同时还能达到很好的节能效果 ,属于中央空调系统实现节能的重要手段。变频风机尽量选择恒温 PID 实现 控制 ,主要是因为整个空调区域的空间比较小 ,然而舒适性的要求相对较高 ,所以在实际工作中 ,需要与运行需求相结合 ,做出相应的调整。大型空调如果是在节假日 ,就需要使用多段速变风量的措施实施控制。该控制手段是与其他控制手段有区别的，它的主要特征就是在估算风量的基础之上 ,与已有的经验相结合 ,实现程序的控制工作 ,系统在运行过程中 ,需要风量比较少 ,那么需要改变吸风机的转速来控制风量 ,此外 ,还能够有效减少风机能耗1。 4、水循环系统 在变频设计中 ,水循环系统的变频控制设计也是非常关键的一个环节。通常情 况下 ,主要是通过变频调速技术 ,使得水循环系统冷却水和冷冻水发生改变 ,并且结合水泵电机的运行 ,保持整个水循环系统的良好运行 ,但是一定要控制好水泵电机的转速 ,使电机在输送能量过程中 ,确保能量的充分利用。在实践中 ,对于水循环系统的变频设计 ,还要结合具体情况进行具体调整 :第一 ,冷冻水循环系统。在制冷机组中 ,要注意出水量和温差的控制 ,可通过设置一个温度传感器 ,安装在冷冻水回水管上方 ,并且与变频器和 PID 调节器三者的结合应用 ,构成一个良好的闭环控制系统 2。与此同时 ,还要考虑到冷冻水的温差 ,将变频器频率控制在合理的范 围内 ,保证电机转速的稳定性。在这个过程中 ,对于冷冻水出水量调节 ,其主要的作用就是通过风机组件 ,使得冷冻水能够有足够的时间释放 ,并且在相同的时间内 ,使得水泵电机的功耗就大大降低。在这里我们以制冷模式为例作具体详细地说明 :一般而言 ,如果温差小 ,那么说明室内温度较低 ,室内负荷也比较小 ,这时 ,通过变频控制 ,使得冷冻水泵的转速有效地降低 ,相应的变频也会有所下调 ；第二 ,冷却水系统。在整个系统中 ,冷却水系统的变频控制与冷冻水循环系统的控制方式是一样的 ,都是通过冷却水的回水温度 ,结合相关的机组 ,构建闭环系统 ,从而进行变频调 节。在系统中 ,如果温差小 ,则说明机组产生的热量较小 ,那么需要将冷却泵的转速有效地降低 ,下调频率 ,进而有地控制在冷却水的循环速度 3；若是温差大 ,则采用相反的方式进行频率调整方可。 三、中央空调系统的节能 1、中央空调的耗能分析 在中央空调系统中，冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、风机盘管系统和制冷机组等设备的能耗几乎占据整个系统 90%以上的能耗。设备的能耗的具体情况如下： 1.1 制冷机组能耗，整个制冷机组中主要是压缩机压缩做功所消耗的电能 ； 1.2 冷冻水泵能 耗，为了保证冷冻水与风机盘管内空气进行热交换所做的功； 1.3 冷却水泵和冷却塔风机的能耗，将冷却水与制冷剂进行热交换所做的功； 1.4 风机盘管系统能耗 :风机将冷冻水中的冷量带到室内空气中所消耗的电能。 2、制冷设备能耗缓解措施 通过对中央空调系统中设备的高效管理和协调工作，尽量减少设备运行时间，避免设备的不必要启动。降低流体的流量，这可以按照实际的负荷需求，利用控制技术和变频调速技术对中央空调系统拖动设备的水流量和风机风量等进行动态的调节，以减少拖动设备在非满负荷状态 下的能耗 ；改良管路系统，通过管道管径的良好设计来保证降低水泵的输出杨程 ；提高设备的运行效率，通过合理选择和有效管理设备来提高他们的运行效率。 3、中央空调变频节能分析 根据中央空调系统的能耗分析可以知道，中央空调系统的耗能部分主要包括冷冻水泵、压缩机、冷却水泵、冷却塔风机和风机盘管五大部分。而这些设备通常采用的都是三相交流异步电动机。根据交流电机的调速原理可以得出如下关系式为 : 式中， n 表示电机的转速，滚示定子电流的频率， P 表示磁极对数，由该关系式可以知道，电流频率印磁极对数 P中任何一个变化，都会影响电动机的转速 n。然而现实中电动机的磁极对数 P 都是固定的，如此一来仅仅通过控制电流频率 f,便可以达到调节电机转速的目的。转速 n、流量 G、扬程H，功率 P 是风机和水泵的基本性能参数。根据相似定律，同一台风机或水泵有如下关系式 : 式中， G,H,P,n 分别表示风机或者水泵的流量、扬程、功率和转速，而 G1,H1,P1,n1 分别表示风机或者水泵的额定流量、额定扬程、额定功率和额定转速 由上式可以知道，流量正比于转速，扬程正比于转速的平方，功率正比于转速的立方。因此，只需要小幅度 的转速下降就可以获得大幅度能耗的降低。可想而知，我们需要考虑的问题便成了如何最大限度的降低水泵或者风机转速的问题，当然前提是在不影响中央空调系统安全运行并且满足负荷需求的情况下。 4、基于 PLC 的变频节能系统的运行方案 首先启动 1 号泵 ,进行恒温度差的控制。当工作频率上升至设定的切换上限值 (通常可小于 50Hz,如 48Hz)时 ,控制系统 (PLC,下同 )发出启动指令 ,2 号泵启动 ,1 号泵和 2 号泵同时进行变频调速 ,实现恒温度 (差 )控制。当两台台泵同时运行 ,而工作频下限至设定的下限切换频率值 (如 35Hz)时 ,控制系统发出关闭指令 ,1 号泵停止运行 ,系统进入系统进入单台运行状态。将温度传感器的感测机构放入出 (回 )水口处 ,信号装置产生的信号直接接入 PID 调节器的信号输入端 ,其信号输出端产生的信号直接接 PLC 的输入端子 ,进而驱动系统进行变频节能控制。 结束语 总之，中央空调变频控制设计与节能，在某种程度上为人们生活舒适度提供保障，也有助于节能环保的实现，对于社会的可持续发展有着促进作用。 参考文献： 1来倩 .概述中央空调的变频控制设计及节能 J.城市建设理论研究（ 电子版）， 2013，（ 23） . 2王博 .中央空调的变频节能设计 J.中国科技博览， 2012，（ 09）： 32. 3丘呈龙 . 中央空调的变频控制设计及节能分析 J. 科技创新导报 ,2012,31:70. 文档资料：中央空调的变频控制设计及节能分析 完整下载 完整阅读 全文下载 全文阅读 免费阅读及下载 阅读相关文档 :杂填土地基处理与造价分析 浅谈我国城镇规划建设生态化策略 谈岩土工程勘察中常见问题及改进措施 运用 BIM 技术深化设计施工一体化 冶金企业安 全管理机制长效探讨 印刷行业中应用烟气补燃型溴化锂制冷机组的可行性分析 谈建筑工程冬季混凝土施工技术 探析柔性电力电缆不停电抢修技术的应用 遥感测绘技术在测绘工作中的应用探讨 岩土勘察中常遇问题及解决措施 岩溶地区工程勘查及地基分析处理探讨 新型城镇化与城市