变频器在中央空调的应用

艾米克中央空调设备变频器技术的发展，对中央空调进行变频节能改造是降本增效的唯一一条捷径；该款中央空调变频器的工作原理是，通过对中央空调的末端空调风机箱、冷却塔风机、冷冻水、冷却水水泵、甚至主机驱动电机转速等进行控制调节，从而使空调各子系统风量、水流量等负荷工况参数按负荷情况得到适时调节，不但能改善系统的调节品质，达到阀门、风门节、回流调节、变调速等落后调节方式所不能相比的调节性能，改善空调的舒适性，更能到达节约大量电能，降低设备运行费用。对于空调整机厂商来说，作为其核心零部件，变频器控制器的可靠性至关重要，直接关乎空调使用舒适度和寿命。据了解，空调应用变频器技术后，不但扩大了压缩机的工作范围，不需要压缩机在断续状态下运行就可实现冷、暖控制，达到降低能耗、还消除由于温度变动而引起的人体不适，并提高整机运行平稳性，降低噪声，这些技术优势已经得到空调生产企业和普通消费者的认可，近年来变频空调市场推广顺利，销售步入正轨。相对成熟的配套环境下，技术升级是变频控制器厂争夺市场份额的关键。

一、中央空调系统主要由以下几部份组成：

冷冻机组:这是中央空调的“制冷源”，通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内部热交换”，降温为“冷冻水”。

冷却水塔:用于为冷冻机组提供“冷却水”；

“外部热交换”系统:由两个循环水系统组成；

 

冷却水循环系统:

由冷冻泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换，使水温冷却的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔与大气进行热交换，然后在将降了温的冷却水，送回到冷却机组。如此不断循环，带走了冷冻机组释放的热量。

冷冻水循环系统:

由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各房间内进行热交换，带走房间热量，使房间内的温度下降。从冷冻机组流出、进入房间的冷冻水简称为“出水”：流经所有的房间后回到冷冻机组的冷冻水简称为“回水”。从冷冻机组流回冷却塔的冷却水简称为“回水”;流进冷冻机组的冷却水简称为“进水”；

中央空调系统的构成如下图：

                   

二、冷却风机有两种情况：

1.室内风机

安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换。

2.冷却塔风机

用于降低冷却塔中的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。可以看出，中央空调系统是工作过程室一个不断地进行热交换的能量转换过程。在这里，冷冻水和冷却水循环系统是能量的

主要传递者。因此，对冷冻水和冷却水循环系统的控制便是中央空调控制系统的重要组成部份。

三、温度检测

通常使用热电阻，如上图中的 Rt1、Rt2、Rt3。中央空调的拖动系统通常由以下部份组成：

1 冷冻机组拖动系统；

2 冷却泵拖动系统也由若干台水泵组成；

3 风机（包括室内风机和冷却塔风机）拖动系统。

4 冷冻泵拖动系统由若干台水泵组成；

拖动系统一般均不能调速，故耗能大，且温度的调节比较粗略。

四、技术原理

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、风机盘管系统和散热水塔组成，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，冷冻水泵将冷冻水送到各风机风中的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。经蒸发后制冷剂在冷凝器中释放出热量，与冷却循环水进行热交换，由冷却水泵将带来热量的冷却水泵到散热水塔上由水塔风扇对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换。 

1.中央空调节能原理 

       我们知道中央空调的水循环系统主要由冷却水泵和冷冻水泵组成。

从水泵的工作原理可知

       水泵的流量与水泵的转速成正比，水泵对的扬程与水泵的转速的平方成正比，水泵    轴功率与水泵的转速的三次方成正比，因此通过改变水泵的转速就可以改变水泵的功率。

综上所述，若能采用变频调速技术，当中央空调系统的冷却水泵和冷冻水泵的温差小时，就可降低电动机的转速，从而较大幅度减小电动机的运行功率，便可以实现节能的目的。 

中央空调节能改造的优点

    a.通过变频器改变水泵的转速改变水泵的功率以提高中央空调的节能效果

    b.变频器具有较强的电机保护功能，能延长系统各部件的使用寿命

    c.节能作用显著，变频器的软启动大大减小了泵机启动时对各种机器的冲击

二、超强的节能电功能

1）中央空调节能方案节电率在20%~50%之间：连续工作模式下，最短的时间内收回成本

2）软启动功能，消除启动时的冲击电流，可限制在其额定电流的150%之内

3）减少电机发热部件的磨损，有效的延长电机寿命，降低维修成本

4）完善的运行指示和故障查询功能

5）提高功率因素减少无功损耗，具有软起特性，启动时无大电流冲击

三、易于安装，配置灵活

1）一体化设计，便于安装

2）可通过控制面板设定参数，易于修改与设定

3）电源接线端子与电机接线端子标示清晰，方便改造

四、操作简单，维护便利

1）故障类型清晰显示，便于现场快速故障定位

                    节能原理计算

减少的功耗：△P=P0(1-(N1/N0)3)  (1)式

减少的流量：△Q=Q0(1-(N1/N0))  (2)式

其中N1为改变后的转速，N0为电机原来的转速，P0为原电机转速下的电机的消耗功率，Q0为原电机转速下所产生的水泵流量。由上式可以看出流量的减少与转速的减少的一次方成正比，但功耗的减少却与转速减少的三次方成正比。如假设原流量为100个单位，耗能也为100个单位，如果转速降低10%，由（2）式△Q-Q0(1-(N1/N0））=100*1-（90/100）)=10可得出流量改变了10个单位，但功耗由（1）式△P=P0(1-(N1/N0)3)=100*1-(90/100)3)=27.1可以得出，功率将减少27.1%