刘小林 张磊
哈尔滨工业大学建筑设计研究院 150090
摘要：随着社会的高度发展，通风系统也在不断改进和完善，各种通风设备和通风技术的应用不仅提升了通风系统的基本性能，还提升了人们的生活质量。在具体的通风系统应用的过程中，工作人员将变频调速通风系统应用到实际的工程中，主要是由于这种技术不仅可以提升通风的质量，在节能性和环保性方面都起到至关重要的促进作用。本文中，笔者主要对变频调速技术在通风系统中的应用情况进行深入介绍和分析，希望能够给相关的通风系统共工作人员提供借鉴和参考。
关键词：变频调速；通风系统；应用分析
变频调速技术是一种综合性的技术类型，其包括电力电子、自动调控技术于一体，属于高新技术类型之一。在社会的发展中应用范围较广。主要是由于这一技术本身具有较高的条塑性和节能效果。现如今，社会在不断发展，人们的生活水平在不断提升，各类通风系统也在不断改进和完善，因此将变频调速技术应用到通风系统当中具有一定的现实意义。尤其是在社会发展的经济性和生态性协调发展的今天，通风系统中各项技术的应用需要满足经济性和环保性的需求。
1、变频调速技术的发展
所谓的变频调速技术，就是在技术应用的过程中，将电力电子、微电子以及电机学等相关学科的内容应用到此项技术当中，形成一种高集成性的技术类型。这一技术在发展的过程中以其高效的调速性和突出的节能性著称，并且在社会发展中得以广泛的应用。这种技术不仅在国内得到了高效地应用，还国外也颇有知名度。从其特点上看，不仅效率高，而且也是相对比较理想的电气传动方式。这一技术的应用可以高效地提升产品的总体质量，还可以做到高效地节能，降低消耗量。其在企业的发展中发挥着重要的促进作用。
根据相关的调查数据可以看出，我国每年电动机总量达到4亿KW左右，总体用电量高达发电量的70%。另外，风机和水泵等设备在运行的过程中，总功率可以达到1.6亿KW，但是年耗量为3200KW?h，占据总体耗电量的三分之一。采用变频器设备可以有效地做到节能，通常情况下，节能量可以达到50%-60%不等。投资的回收期限为1-3年的范围，不仅经济效益，社会效益也相对比较客观。现如今，在我国的市场中，变频调速技术的应用占据了重要的份额。这和企业在发展中转变经济发展方式之间存在着密切的联系。
2、变频器与节能
从现如今社会各个行业发展的过程中可以看出，空调系统、供水系统以及通风系统的参数都需要依照相关的物理量来控制。从以上介绍的这些系统中可以看出，主要是以交流电的物理量来进行驱动。但是由于风机的转速是相对固定的，无法对其进行调节。为了达到物理量的要求，人们往往会采用相对比较简单的方式来对其进行调整。其中应用到的主要方式就是挡板、阀门等等。这些简单的系统根本无法调节能量。在交流电机运行的过程中，设备要想对设备进行调节，采用的比较简便的方式就是应用变频器设备。在具体应用的过程中将交流电转变成特殊的交流电形式，其中频率和电压都是可以调节的。在具体的调节过程中，电机可以作为调节装置。如果采用变频器对风机和水泵设备进行调节和改造不仅可以有效的避免电能的浪费现象，还可以提升控制和调节的精准度，可见，变频器和节能之间存在着必然的联系，只有对二者加强了解，做好控制，才能促进变频调速技术应用的高效性。
3、负载与节能关系
3.1负载类型与节能关系
生产机械各式各样，种类繁多，但负载类型主要分三类。
3.2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应用变频器后，节能效果显著。
4、变频调速的基本原理
对于三相交流电动机，电动机转速N取决于旋转磁场速度，可表示为：
式中，S为电动机转差率；F为电动机电源的频率；P为电动机的极对数。
因此要改变电动机转速，可以改变（1）电动机极对数；（2）电动机转差率（3）电动机电源的频率
近年来变频调速技术发展很快，目前一般采用下图所示的变频装置。它一般由可控硅整流器、中间电路和可控硅逆变器及控制电路四部分组成。
整流器先将50HZ的交流电变换为直流电，再由逆变器变换为频率可调，电压有效值也可调的三相交流电，供给鼠笼式异步电动机，采用这种可变的电源频率可得到电动机的无级调速，并且损耗小于其他两种调速形式。
当通风系统所需风时减少时，可以通过改变电动机转速的方式，调低电动机输入频率，降低电动机风机转速，使电动机功率大幅降低，从而降低通风系统的能耗。
5、通风系统变频恒压送风的原理
风机的输入轼率，扬程及流量的关系可表示为
式中，N为风机功率，W；P为被输送流体的密度，kg/m3。g为自由落体加速度，m/s2；q为风机风量，m3/h；p为风机扬程；m；g为风机的全压效率；gm为风机的机械效率；k为电动机的容量安全系数。
风机的扬程用来克服流体在管路中的阻力，管路中流动的阻力与管路中流量的关系可以用管路系统的性能曲线表示，表示为H=SQ2式中，H为流体在管路中的流动阻力，M；S为阻抗，与管路特性有关，s2/m5。
6、中央空调变频调速系统的控制
依据中央空调系统的外部热交换由两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，根据回水与进（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。
6.1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，以节约能源。反之则反。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。
6.2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。
7、中央空调末端送风机的变频控制
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。
8、结束语
系统设计安装完毕后，应进行系统整体调试，正确的调试手段是系统良好的运行重要保障，在调试过程中，应根据各点的设计风量值和实测风量值，合理调节静压设定值，使系统在最佳状况下运行，同时由于电动机在较低转速下运行，风机性能有所下降，难以满足实际需要，因此，在控制系统中应对风机转速设一下限值，目前，变频恒压调速在供热、空调系统中已有应用，变频通风系统控制具有节能、自我适应性、无人监控的特点，希望能在大型通风系统中得到好的推广。
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论文作者:刘小林,张磊
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/16
标签：电动机论文; 风机论文; 回水论文; 变频调速论文; 技术论文; 通风系统论文; 节能论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;