变频器在空调系统的应用

一、前言　　

在没有使用具备负载随动调节特性的控制系统中，无论季节、昼夜和用户负载的怎样变化，各空调电动机都长期固定在工频状态下全速运行，造成了能量的巨大浪费。近年来由于电价的不断上涨，使得中央空调系统运行费用急剧上升，致使它在整个大厦营运成本费用中占据越来越大的比例，电能费用的控制显然已经成为经营管理者所关注的问题所在。据统计，中央空调的用电量占各类大厦总用电量的70%以上，其中中央空调水泵的耗电量约占总空调系统耗电量的20%～40%，故节约低负载时压缩机系统和水系统消耗的能量，具有很重要的意义。

中央空调系统一般主要由制冷压缩机系统、冷媒(冷冻和冷热)循环水系统、冷却循环水系统、盘管风机系统、冷却塔风机系统等组成。　　

HVAC的概念包括采暖(Heating)、通风(Ventilation)、空调(Air Condition)，因此与中央空调相比具有更广义的概念。HVAC是人与环境这对矛盾对立统一关系历经漫长岁月发展所凝聚而成的一种重要的环境与保障技术。HVAC定义如图1所示。

图1：HVAC定义

(1)供暖(Heating)

1)系统组成：热源、散热设备、输热管道、调控构件等。

2)技术职能：输入热能至空间，补偿其热损失，到达室内温度要求。

(2)通风(Ventilation)

1)系统组成：通风机、进排或送回口、净化装置、风道与调控构件等。

2)技术职能：通风换气、防暑降温、改善室内环境、防止内外环境污染。

(3)空气调节(Air Conditioning)

1)系统组成：冷热源、空气出来设备与末端装置、风机、水泵、管道、风口、调控构件等。

2)技术职能：依靠经过全面处理并且适宜参数与良好品质的空调介质与受控环境空间进行能量、质量

的传递与交换，实现对室内空气温度、湿度、速度、洁净度和其他参数的按需调控。

3)系统分类：一次回风、二次回风、全新风。

经过多年的发展，HVAC的应用已经深入到国民经济的各个部门，对促进经济发展、提高人民生活水平起到重要保证作用，有时甚至是关键性的保证作用。

在HVAC中的节能观念并不是以降低环境或抑制能量需求来换取节能，而是通过综合资源规划(IRP)方法和能源需求侧管理(DSM)技术的应用，提高建筑的能量效率，用有限的资源和最小的能量消费代价获得最大的社会、经济效率，满足日益增长的环境需求。

二 变频器在中央空调中的应用

同时具有精确控制和大幅度节能的特点，因此也成为中央空调系统和HVAC的标准控制手段。

在中央空调系统中加装变频器时要考虑的问题完全不同于工业应用，一般来说，在装有中央空调的高档公共设施里有大型电子敏感设备，如计算机系统、电视接收系统和电信网络系统。这就要对变频传动装置提出工业环境中不需要考虑的特殊要求，即电磁兼容问题。

以变频器为主组成的中央空调绿色智能控制系统，可实现温度、温差、压力、压差、湿度、流量等多种参数集中控制，通过自动能量优化软件可使暖通空调系统中的综合节电率达到50%左右。同时，由于电磁兼容性好，因此能减少对周边电路仪器的干扰并降低噪声，而且其内置直流电抗器还可有效抑制谐波，提高功率因数。

在中央空调系统中，用变频器进行流量(风量)控制时，可节约大量电能。中央空调系统在设计时是按现场最大冷量需求量来考虑的，其冷却泵、冷冻泵也是按单台设备的最大工况来考虑的，在实际使用中有90%多的时间，冷却泵、冷冻泵都工作在非满载状态下。如果用阀门、自动阀调节，不仅会增大系统节流损失，而且调节是阶段性的，会造成整个空调系统工作在波动状态，而通过在冷却泵、冷冻泵上加装变频器则可一劳永逸地解决该问题，还可实现自动控制，并可通过变频节能收回投资。同时，变频器的软起动功能及平滑调速的特点可实现对系统的平稳调节，使系统工作状态稳定，并延长机组及网管的使用寿命。