變頻器在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

中央空調(diào)夏天可以制冷，冬天可以制熱。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定制冷或制熱的關(guān)鍵是控制循環(huán)水泵讓適當(dāng)流量的熱水（冬天）或冷水（夏天）流經(jīng)所有受益房間，當(dāng)受益房間的控制開關(guān)打開時，盤管風(fēng)機(jī)吹拂水管即可向室內(nèi)釋放熱空氣（冬天）或冷空氣（夏天），使室內(nèi)穩(wěn)定在一個令人舒適的溫度范圍內(nèi)。以冬天為例，中央空調(diào)系統(tǒng)向所有房間提供的熱量，與循環(huán)水的流量以及出水、回水的溫差有直接關(guān)系。為了保證室內(nèi)溫度穩(wěn)定，應(yīng)保證出水、回水的溫差相對穩(wěn)定。如果溫差值過大，說明室內(nèi)溫度偏低，需要加大循環(huán)水的流量；如果溫差值過小，情況剛好相反。傳統(tǒng)的方法是在循環(huán)水泵始終全速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，根據(jù)出水、回水的溫差用手動方式或電動裝置調(diào)節(jié)管道中閥門的開度，控制循環(huán)水的流量。這樣操作既浪費(fèi)人力，又不能保證溫度的穩(wěn)定，并且浪費(fèi)電能。

某辦公大樓的中央空調(diào)系統(tǒng)，選用富士牌FRN30P11S-4CX型45kW風(fēng)機(jī)水泵專用變頻器，配合UL-906H型智能化儀表溫差儀對中央空調(diào)的循環(huán)水進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約人力，節(jié)約能源，穩(wěn)定室內(nèi)溫度的積極效果。控制電路見圖1。

變頻器與智能化儀表溫差儀配合，控制中央空調(diào)系統(tǒng)的自動運(yùn)行。溫差儀選用UL-906H型儀表，該儀表輸入端（圖1中溫差儀的9～14號接線端子）接兩只Pt100型溫度傳感器，即出水管道上的溫度傳感器t1和回水管道上的溫度傳感器t2，通過設(shè)置儀表參數(shù)和溫度傳感器的測量結(jié)果，經(jīng)過儀表內(nèi)部單片機(jī)的智能化運(yùn)算，在其輸出端（圖1中溫差儀的15和16號接線端子）輸出4-20mA的PID控制信號，送到變頻器的頻率控制端，用于調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。實(shí)現(xiàn)水泵轉(zhuǎn)速的閉環(huán)反饋控制。這里要注意，智能化儀表溫差儀具有PID控制功能，并且已在本控制方案中開通使用，所以，無須再啟用變頻器的PID控制功能。

圖1電路中，按鈕SB1和SB2用作變頻器電源側(cè)的接觸器觸點(diǎn)的合閘與分閘控制。按鈕SB3和SB4用作中間繼電器1KA線圈的通斷電控制。1KA線圈得電時，其觸點(diǎn)閉合，將變頻器的端子FWD和CM接通，變頻器開始運(yùn)行；1KA線圈斷電時，變頻器停止運(yùn)行。diangon.com版權(quán)所有！變頻器的端子30B和30C是保護(hù)出口繼電器常閉觸點(diǎn)，系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行異常時，該觸點(diǎn)斷開，中間繼電器2KA線圈失電，其觸點(diǎn)斷開，切斷接觸器KM的線圈電源，接觸器觸點(diǎn)釋放，變頻器斷電，保護(hù)設(shè)備安全。

溫差儀和變頻器都是智能化儀器設(shè)備，只有對其進(jìn)行正確的參數(shù)設(shè)置，才能使其工作在最佳狀態(tài)。溫差儀在運(yùn)行現(xiàn)場的參數(shù)設(shè)置見表1。

表1 溫差儀的現(xiàn)場調(diào)試參數(shù)

注：1.溫差儀由LED顯示，受顯示效果限制，參數(shù)符號為大小寫混合使用。

2.表1中的參數(shù)“正反作用”cool，用于夏天制冷與冬天制熱的選擇。參數(shù)設(shè)置效果是對變頻器輸出頻率的調(diào)整使用相反的控制邏輯。

變頻器的參數(shù)設(shè)置見表2。

表2 變頻器的現(xiàn)場調(diào)試參數(shù)

需要說明的是，變頻器的參數(shù)中，“下限頻率”不能設(shè)置為零（見表2），也不能默認(rèn)使用出廠值，因?yàn)樵搮?shù)的默認(rèn)出廠值是零，這里設(shè)置為25Hz。設(shè)置了不為零的下限值后，即使溫差儀送來的頻率控制指令為零，變頻器仍以下限頻率運(yùn)行。這是為了防止水泵電機(jī)停轉(zhuǎn)?？照{(diào)循環(huán)水一旦停止流動，溫度傳感器t1和t2測值經(jīng)溫差儀處理后輸出的PID控制信號即喪失了實(shí)用意義。

“下限頻率” 參數(shù)設(shè)置的原則是：水泵電機(jī)在“下限頻率”持續(xù)運(yùn)行，制熱時尚不足以使空調(diào)房間的溫度達(dá)到需要的溫度，同樣制冷時不能使房間溫度降到合適值，這時，t1和t2的溫差值增大，溫差儀輸出的控制信號增大，變頻器輸出頻率上升，循環(huán)水流量增加，室內(nèi)溫度得到調(diào)節(jié)。其后，變頻器根據(jù)出水、回水溫差的變化，溫差儀輸出信號的大小，隨時調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速和流量，控制空調(diào)房間溫度的穩(wěn)定。

本案例成功地將變頻器和溫差儀應(yīng)用到中央空調(diào)的循環(huán)水流量控制中。水泵屬于二次方律負(fù)載，在忽略空載功率的情況下，負(fù)載的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，所以，只要轉(zhuǎn)速稍微降低一點(diǎn)，負(fù)載功率就會下降很多。相對于傳統(tǒng)方案，電動機(jī)始終全速運(yùn)行，用閥門調(diào)節(jié)流量，具有很大的節(jié)能空間。經(jīng)過實(shí)際測算，本方案的節(jié)電效果達(dá)到了28%。同時，還具有節(jié)約人力，穩(wěn)定空調(diào)房間溫度，以及延長設(shè)備壽命等諸多效益。