变频器在中央空调中的应用

    李梦瑶

    摘要：随着社会的发展，中央空调应用场合越来越广。中央空调仅有一台室外机，是暗藏式结构，节约屋内空间。中央空调相比于壁挂普通空调，能给人们提供较舒适的居住环境，制冷制暖效果明显，相对来说节能效果明显。家用中央空调市场占有份额出现了持续增长的态势，中央空调是一种趋势，未来壁挂空调虽不可能完全被中央空调所替代，但使用会越来越广泛。但中央空调的缺点是耗电高，现在应用的最多的节能方法是变频技术。采用变转矩变频器，再加上温湿度传感器和微机闭环控制，既可以满足空调需要，又可节电30%～60%，延长了空调机的寿命。

    关键词：变频器；中央空调；变转矩变频器；节能

    1中央空调系统的工作原理

    1.1系统构成

    中央空调系统由于运行效率高，使用方便，使得它的应用越来越广泛。而使用变频器构成的空调系统由于功能丰富、操作简便、能耗低、成本低，越来越受到用户的欢迎。集中制冷，集中通风，压力温度双变量控制使采用变频器为核心控制器的中央空调有较优的优越性。中央空调电动机一般为380V，15-55kW，由三相供电，也可单相输入，三相输出。

    中央空调是一个独立的小型化空调系统。中央空调由一台主机、多个末端出风口组成，主机和出风口通过风管或冷热水管连接；出风口将空调主机产生的冷暖气送到不同区域，进而调节室内空气温度。中央空调广泛地应用于别墅、公寓、家庭住宅和各种工业、商业等场所。

    中央空调机包括：（1）冷冻水循环系统，由冷冻泵和冷水管构成，通过低温冷冻水进入室内进行热交换，带走房间内的热量，降低房间内的温度。（2）冷却水循环系统，由冷却泵、冷却管和冷却塔组成，冷冻水和室内进行热交换，带走热量的同时热能传递给冷却水，使冷却水温度升高；冷却泵将升温过后的冷却水送入冷却塔，在冷却塔内升温后的冷却水和空气进行热交换降低冷却水温度，然后将降温后的冷却水送回主机。（3）主机。包括制冷机、室内风机和温湿度传感器等。

    1.2中央空调的工作原理

    通过制冷机给冷冻水制冷，冷冻水由冷冻水泵送至每个风机风口处的冷却管中，通过风机吹送冷风从而降低房间内温度。冷却水和冷冻水进行热量传递，冷却水温度升高，升温过后的冷却水被送入冷却塔将热量散发到空气中。这是一个循环，中央空调不间断进行这个循环，来达到降低温度的目的。

    2中央空调节能分析

    中央空调系统通过对冷冻水和冷却水循环系统的能量自动控制来实现节能。中央空调中的水泵和风机都是平方转矩负载，在中央空调中使用变频器。变频器根据冷却水泵和冷冻水泵的负载变化来调节水泵电动机的转速，在满足中央空调系统正常工作情况下，使冷却水泵和冷冻水泵做出调节，以达到节能的目的。

    3中央空调变频控制系统

    冷冻泵、冷却泵、水塔风扇采用开环控制，由维护人员根据季节的变换和负荷大小变化进行调节；采用温度闭环控制对风机进行控制，温度传感器的温度差（设定温度和实际温度的差值）作为温度闭环控制系统的反馈值，进而调节风机的转速，从而使被控环境的实际温度跟随设定温度变化而变化。

    冷却水系统采用变频控制，节电效果也较为显著。在保证冷却塔有一定冷却水流出的情况下，通过控制变频器的输出功率来调节冷却水流量。当中央空调冷却水出水温度较低时，减少冷却水流量；当中央空调冷却水出水温度过高时，增大冷却水流量。从而保证中央空调机组正常工作的前提下达到节能增效的目的。

    变频器的参数中，“下限频率”不能设置为零，因为这样水泵电机有可能停转。空调循环水一旦停止流动，温度传感器检测出的温度值就丧失了实用意义。“下限频率”参数设置的原则是：水泵电机在‘下限频率”持续运行，制热时尚不足以使空调房间的温度达到需要的温度，同样制冷时不能使房间温度降到合适值，这时，实时温度和设定温度的温差值增大，温差仪输出的控制信號增大，变频器输出频率上升，循环水流量增加，室内温度得到调节。其后，变频器根据出水、回水温差的变化，温差仪输出信号的大小，随时调整水泵的转速和流量，控制空调房间温度的稳定。

    4结论

    使用变频器控制空调可以达到以下效果：节能效果明显；压缩机开关机损耗减少；舒适性改善；启动电流减小。