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摘要：随着科技的进步，人们的生活水平不断提高，中央空调的使用也越来越普遍，循环水泵作为中央空调系统的动力系统，在整个系统能耗占比也相对较高。本文笔者以中央空调自动化控制应用现状作为切入点，根据工作实践经验对中央空调循环水泵变频控制与节能进行了分析和探讨。
关键词：中央空调；循环水泵；变频控制；节能分析
前言
中央空调，又称为“可调式中央空调”，指的是多个房间共同使用一台主机的空气调节系统，换句话说，就是将若干台普通型空调通过一个中央控制系统进行控制。近几年来，中央空调在很多大型商场、企业工作车间等公共场所都得到了较为广泛的应用。之所以中央空调如此广受欢迎，主要是由于中央空调能够实现对多个房间供冷供热的集中控制与管理，操控较为方便。而且，在同等的供热、制冷效能下，中央空调能够有效地降低能耗，更加绿色化、环保化。除此之外，中央空调的装饰效果也很美观，随着中央空调的技术普及，很多家用户式中央空调备受消费者青睐。
1中央空调自动化控制应用现状
现阶段中央空调已经广泛地应用于大型商场、生产车间等其他的公共场所。中央空调机的有效应用，实现了对多个使用空间冷热源供应的有效调配与供应，从而更好地服务于公众的现实需求。然而，在中央空调使用过程中，依旧存在着能源利用效率低、浪费严重、制冷效率不高等突出的技术问题，随着变频调节技术的进一步开发与研究，物业管理部门开始高度重视这一问题。中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和冷却塔组成。中央空调系统工作原理如下：制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量成气态，冷却泵将冷却水送到冷却塔上由水塔风机对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。对于中央空调制冷系统而言，冷冻循环水系统是其核心组成部分，主要负责与外界之间进行热交换，从而实现整个制冷过程的物料循环和能量交换。在设计冷冻循环水系统时，根本依据是空调制冷机应用对象的所需最大制冷量。
一般来说，在对中央空调制冷机进行选型时，取设计制冷量的1.2倍作为参考，通过增加空调的制冷余量来保证其在实际运用中不出现过载情况。问题在于，中央空调制冷机在实际的运行过程中，由于实际所需制冷载荷时刻变化，因而无法稳定地控制其制冷负荷，这导致空调制冷机系统的满负荷运行时间大大缩短，处于轻载荷下的运行时间较长，造成能源浪费较为严重，也会大大缩短冷冻循环水泵的使用寿命。由此可见，在空调制冷循环水系统中引入变频调节技术，确保中央空调额定制冷载荷和实际需用载荷之间协调、同步地运行，以此来最大限度地降低能源浪费，对于提高我国建筑项目的节能水平意义重大。
2中央空调循环水泵闭环变频调节技术工作原理
图1 中央空调循环水泵闭环变频调节技术工作原理流程图
在中央空调制冷系统运行过程中，循环水泵所消耗的能量大约是整个制冷系统耗能的1/4，因此，依托变频调节技术根据实际制冷量的变化情况改变循环水工作流量，能够有效地避免长时间大流量工作造成的能源浪费，节能效果十分明显。对于现阶段国内商场和企业使用的中央空调制冷系统来说，其循环系统中使用的水泵由专业的设计单位设计，而制冷机组则是由另外的生产厂家完成，最后再统一进行装配，组成完整的中央空调机制冷系统。由于二者之间缺乏有效的交流与沟通，致使实际生产的循环水泵与制冷系统的构建配合度较差，既导致了循环冷却水系统的能源利用率下降，也导致了整个制冷系统制冷效率的降低。变频调节技术能够结合制冷系统实际负荷的变化情况，合理调节循环水泵电机组的工作转速，进一步自动调节循环水泵的工作流量和工作效率，确保水泵输出功率的效率最大化。一般而言，变频调节技术可以将低温冷却循环水的水温控制在5℃左右，从而稳定了制冷系统耗能和水泵电机组实际做功。其工作流程图如图1所示。
3中央空调闭环变频调节技术节能可行性分析
对于中央空调冷冻循环水系统来说，冷冻循环水的温度取决于系统最初的设定值，冷却系统的回水温度则取决于用户的热负荷。一般来说，冷冻循环水系统的冷冻水温度要比冷冻回水温度低5℃左右，例如设定的冷冻循环水温度为6℃，则冷冻回水温度就是11℃，通过控制冷冻循环水与冷冻循环回水之间的温度差值，能够保证冷冻水的利用效率。从图1的工作原理流程图可以看出，为实现对循环冷却水系统循环水流量和泵机组功率的控制，需要在蒸发器的入水管口和出水管口上安装温度检测器，实时测定蒸发器冷冻水温度和冷冻回水温度，并使之与PID温差调节器、变频调节器组成一个闭环自动控制系统。借助建立的闭环控制系统能够有效地将循环冷冻水和循环冷冻回水之间的温度差值控制在5℃左右，从而保证循环水泵机组根据用户的实际制冷负荷需求量调节机组转速、维持其输出功率稳定。在温差反馈系统中，运用了温度传感器分析处理检测的循环水温度信号。通过对比设定值与实际测定值之间的差异，向温差调节器发送执行循环水泵转速频率及输出功率调节信号。以变频调节器、温差调节器、循环水泵换热温度传感器为核心组成的闭环变频调节系统能够确保循环水泵实际工作量与用户实际需求之间的同步、同频，从而最大程度地减少了循环冷冻水资源的浪费。除此之外，闭环变频调节系统增加了整个制冷系统调节自动化程度，使中央空调制冷系统更加高效、及时、环保。
4中央空调闭环变频技术应用效果分析
中央空调制冷循环冷冻水系统在运行过程中一方面会受到用户实际所需的制冷量的影响，另一方面，也会受到外界自然温度条件的影响。采用闭环变频调节技术后，闭环变频系统能够对用户的制冷量需求变化及外部气温变化及时地做出动态响应，并通过闭环控制系统做出相应的反馈处理措施，自动化水平较高，控制精度大幅提升，取代了传统冷却水循环调节中的人工阀门控制。另外，闭环变频调节系统优化了循环水泵工作模式，避免了水泵启动时对整个控制系统带来的电波干扰和电网冲击，因而闭环变频控制系统稳定性更好。除此之外，闭环变频调节系统还有效避免了循环水泵关机时“水锤”现象的发生，提高了设备运行的安全性，延长了其运行寿命。
5结语
随着物业管理行业微利时代的到来，作为暖通技术典型应用实例的中央空调闭环变频调节技术自然成了物业管理行业共同关注的焦点。通过对中央空调应用变频调速技术，能够很好地改善传统中央空调能耗大，制冷或制热效率低、能源利用率不高的运行情况。这对于提高物业管理的核心技术竞争力，扩大其在中央空调闭环变频调节上的市场占有份额大有裨益。
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论文作者:顾强
论文发表刊物:《防护工程》2019年15期
论文发表时间:2019/12/2
标签：中央空调论文; 水泵论文; 闭环论文; 系统论文; 技术论文; 制冷机论文; 回水论文; 《防护工程》2019年15期论文;