摘要：中央空调广泛应用于城市建筑中。如何有效降低中央空调能耗是现阶段亟待解决的问题。本文基于变频器设计下的中央空调节能设计进行探究，主要分析了中央空调节能改造的主要价值，提出了变频器在中央空调节能中的有效应用设计方案。
关键词：变频技术；中央空调；节能；降耗应用
引言
中央空调是现代建筑中常见的辅助设施，特别是在一些大型建筑中，是必不可少的设施。诚然，中央空调的应用有效调节了室内的温度，它在夏季制冷、冬季制热，大大改善了人们的居住调节。但是，中央空调却存在着电能消耗量过大的问题。众所周知，现在国家正在大力提倡节能环保，所以各行各业也应当要积极响应国家号召，提高节能环保水平。为了降低中央空调的能耗，人们发明了变频中央空调，即利用先进的变频技术来减少电能变化，得到节能降耗的目的。
1中央空调节能改造的主要价值
中央空调系统设计必须在天气温度最热时按最大负荷程度进行，并保持10 - 20 %的温度裕度。然而，在实际的安装设计过程中，大部分时间中央空调不能满负荷运行，导致大量的温差，节能潜力巨大。其中，冷冻主机可依据负载变换进行加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵则无法随负载的变换来进行调整，这就导致了大量资源损耗问题的出现。水泵系统整体流量和压力差主要通过阀门和旁通调整来实现，这就表明中央空调实际工作中必定会出现较大的截流消耗以及大流量、高压力以及低温差等问题，既会损耗大量的电能，还会导致中央空调末端无法实现预期效果。为有效解决这一问题，应用变频器设备对其整体负荷进行改造，不仅能够降低中央空调运行过程中不必要的电能消耗，还能够有效延长中央空调电机系统、接触设备、机械配件、阀门以及管道的使用周期，对践行绿色环保、节能降耗的经济发展方式和城市建筑规划建设有至关重要的现实意义。
2中央空调系统的构成
2.1冷冻机组
制冷机组的主要功能是进行内部热交换，即冷却循环水，使其成为冷却水，然后送至各个房间，从而实现中央空调的制冷效果。因此，我们可以把制冷机组作为中央空调的冷源，充分体现了其重要性。
2.2冷却水塔
冷却水塔的主要作用是向冷冻2机组提供需要的冷却水。
2.3外部热交换系统
外部热交换系统主要是由冷冻水循环与冷却水循环这两个系统组成的，冷冻水循环主要包括冷冻水管道与冷冻泵，冷冻水先从冷冻机组流出，再流入冷冻泵进行加压，之后再送至各房间的冷冻水管道进行热交换，从而带走房间中的热量，达到制冷目的；冷却水循环主要包括冷却水管道、冷却塔以及冷却泵，冷冻机组负责完成热交换过程，水温在冷却过程中释放出热烈为循环冷却水吸收，从而使冷却水温度提供，之后再送入冷却塔与大气进行热交换，最后再被送回至冷冻机组当中，循环往复。
2.4冷却风机
冷却风机主要是由室内风机和冷却塔风机共同组成的，前者安设在各个房间里以加速房间内的热交换，后者则用来降低冷却塔的水温，从而加速热量散发。
3变频器在中央空调节能中的有效应用设计方案
3．1冷冻水泵系统的闭环调控节能设计
对于冷冻水泵系统的闭环调节与节能设计与应用，主要包括冷冻水泵系统在制冷状态下的闭环调节与节能设计和冷冻水泵系统在制热状态下的闭环调节与节能设计两种。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆制冷状态下，为确保中央空调最末端冷冻水流量充足的情形下，明确冷冻泵变频设备运行的最小频率，将其设置成下限频率并锁定，变频冷冻水泵的频率调控主要利用安置在冷冻水系统回水主管道上的温度传感设备来监测冷冻水回水温度，在通过温度调控设备预先设置好的固定温度参数来调控变频设备的频率增长或降低幅度，其调控方法主要是冷冻回水温度高于设定温度时，则变频设备运行频率无极上升。而制热状态下，同制冷调控节能设计类似，不同的是冷冻回水温度务必要小于设定温度时，变频设备运行频率则无极上升，当温度传感设备监测到的冷冻水回水温度越高，则变频设备传出频率则越低。通过变频设备调控系统则可以实现以上功能，利用安置在冷冻水回水主管道上的温度传感设备则能够有效监测冷冻水的回水温度，并可以直接利用设置变频设备既定参数将系统温度掌控在需要的区间内。此外，就传统节能改造设计方案中首次工作时温度变化不充分等问题，务必要在变频设备调控系统中增设首次启动全速工作性能，利用设置变频设备参数可以让冷冻水系统充分交换一定时间，再依据冷冻回水温度对频率进行无极调速，此时变频设备传输的频率则利用监测回水温度和温度既定的参考数据通过PID即可得出。
3．2冷却水系统的闭环调控节能设计
就冷却水系统的闭环调节和节能设计而言，在保证冷却塔冷却水流量一定的情况下，可通过调节变频设备的出水频率来调节冷却水流量，当中央空调冷却水出水温度较低时，可有效降低其流量，当中央空调冷却水出水温度较高时，可有效提高其流量，从而在保证中央空调正常运行的基础上达到节能降耗的效果。现阶段实际节能设计过程中，在中央空调冷却水系统中应用丹佛斯变频设备，只要在冷冻水和冷却水中分别应用一台VLT调控设备进行切换，让两个系统中都处于可调整运行环境，当热负荷较低时，只有需要一台VLT调控设备即可满足较低运行频率的状态需求，一旦热负荷提高，应用一台电机无法满足现阶段使用需求时，而应用两台又存在富余，这时可以利用参数反馈调控给VLT调控设备发出开启另一台设备的命令，则VLT调控设备和切换调控设备会自动把原来工作在变频情况下的电机工作频率提升到工频50Hz左右，然后再将其从变频设备上阻断并直接连接到工频电源终端，再将第二台电机连接到变频设备上，让其达到平滑软运行，工作频率可依据实际由变频设备调整，当热负荷程度进一步提高，则切换调控程序持续重复，直到全部电机均进入运行状态，从而有效降低冷却水系统运行过程中产生的不必要的资源消耗，平均节电效率能够提升5％左右，节电率则可以达到20％～40％。由此可见，在应用VLT调控设备能够有效地降低和传统调控设备中选用的继电设备，在一定程度上提升了中央空调运行系统运行安全性和有效性，既能在最大程度上获得节能效果，还可以用最少的投资获取最大经济效益。
3.3软启动节能
由于在中央空调启动中采用变频技术和变频器，电流从零开始，即使最大电流在额定电流之内，也不会超过额定电流，避免了电机直接启动时多次突然增加造成的严重冲击，损坏电网和电气设备。并且，这样也避免了大电流和震动损伤到阀门及挡板，从而延长了这些设备的使用寿命，节约了资源。
3.4功率因数补偿节能
交-直-交变频器一般主要包括整流、中间直流、平波、控制、驱动及逆变等几个电路结构，主电路的控制主要是通过控制电路完成的，而整流电路负责把交流电变成直流电，直流中间电路负责平滑滤波，逆变电路则负责把直流电逆成交流电。其中间滤波电路的电容使得水泵电机的功率因数得到了提升，从而增大了有功功率，同时降低了无功功率消耗，因此达到了节能降耗效果。
结语
随着现代科学技术的不断发展，变频设备在中央空调节能中的应用，不仅实现了中央空调电机的软启动运行，有效降低了启动运行时的冲击电流，降低了设备工作产生的噪声，大大延长了中央空调的使用寿命，在一定程度上改进了传统的调节方法，有效提高了中央空调的工作质量和运行稳定性。因此，在世界资源逐步紧张的当今，大力推行并应用PLC调控设备以及丹佛斯变频器等先进节能设备，对实现新时代背景下绿色环保、节能降耗经济发展方式有着至关重要的促进作用。
参考文献
［1］李婧．PLC和变频器在中央空调节能改造中的应用［J］．电子技术与软件工程，2017（2）：132．
［2］杨剑．基于变频器的中央空调节能系统的设计［J］．微计算机信息，2006（22）：133－134＋72．
［3］杨元凯．变频技术在中央空调制冷系统中的应用［J］．南方农机，2016，47（10）：114－115．
论文作者:欧颂强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/11
标签：中央空调论文; 设备论文; 节能论文; 冷却水论文; 温度论文; 回水论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第14期论文;