空调水系统中的变频控制技术摘要：中央空调水系统控制方案分为空调主机进行优化设计方案和冷冻水泵、 冷却水泵的变频控制方案采用变频泵控制流量可以大大减少能耗，根据不同的 设计需要，本文主要介绍了2种变频泵控制系统：二次泵系统、一次泵变流量系 统关键词：变频控制；空调水系统；水泵；节能1刖言通常，空调系统大部分时间运行在设计负荷的60%以下，相应的系统末端设 备所需的冷冻水量也经常小于设计流量；另一方面，空调制冷系统所需的能量大 约有15%〜20%消耗于冷冻水的循环和输配上；因此空调运行的节能节电潜力很 大实际上，末端负荷并不是恒定不变的，为了使冷冻水所载的冷量与经常变化 着的负荷相匹配以便节约冷冻水输送动力和冷源的运行费用，采用变频控制已成 为理所当然的做法2中央空调水系统变频控制方案现阶段主流的中央空调系统变频控制方案分为两种：1）空调主机内部的节能 方法主要是对空调主机进行优化结构设计；2）中央空调水系统的节能方法主要是 对冷冻、冷却水泵采用变频控制空调主机内部节能方式一般是对压缩机进行变频控制，实现了高精度控制使 主机随室内负荷的变化而变化始终处于最佳运行状态可以实现年均节能30%以 上。
在低负荷时，实现节能70%在采用多机并联制冷方式在非满负荷工况下运 行时，开机先运行全部压缩机，当冷冻水出水温度降至8°C以下后，满负荷工作 1〜1. 5 h再关闭部分压缩机，剩余压缩机变频运行维持制冷量，此时，冷冻水 出水温度会在9〜12C波动，依然能够满足制冷需要，节能效果显著中央空调水系统应用的变频调速技术主要是通过根据水泵输送能耗的变化来 改变冷冻（却）水系统中循环水泵的电机转速的方法来实现的常见的变流量控制 方式主要有压差变流量控制、温差变流量控制压差变流量控制的方法是在供回水干管两侧安装压力传感器采集压差信号， 此信号输入变频器与原设定值比较来调控循环泵的转数和流量，控制供回水干管 间压差的稳定如图1所示图1压差变流量控制流程图图2温差变流量控制流程圈温差控制法就是根据冷负荷变化通过变频控制系统来控制水泵的转速和流量 保证空调主机供回水出口温差恒定图2所示为一种在冷冻水回水干管上设置温 度传感器，PID调节器、变频器的变频控制系统，该系统可以保持供回水口的温 差恒定3变频泵技术在中央空调水系统中的应用研究表明，中央空调系统中水泵能耗占系统总能耗的35%左右，因此水泵的 变频节能控制意义重大。
3.1泵变频调速的原理当中央空调水系统需要的流量减少时，传统的调节方法是在泵的出口处加装 阀门，用关小阀门加大系统局部阻力的方法来进行调节这种方法虽然简单有效， 但严重影响了系统得效率如果用控制水泵的电动机转速来控制流量，根据水泵 相似定律，流量Q、扬程H、轴功率P和转速n的关系如下所示：Q1/Q2=n1/n2H1/H2=(n1/n2)2P1/P2=(n1/n2)3因此流量与转速一次方成正比，泵的扬程与转速二次方成正比，功耗与转速 三次方成正比转速的降低，在减少流量的同时降低了系统得阻力，还减少了电 动机的轴功率，达到节能的效果交流电动机的转速n与电源频率f之间的关系为:，n=60f(1-S) / M式中：M为电机的极对数；S为转差率由公式可知，当转差率变化不大时，只要平滑调节电源频率，就能平滑调节 电机转速水泵变频调速的原理就是根据冷(热)负荷的变化来调整水泵电源频率 控制水泵的转速和流量，降低轴功率，达到节能目的3.2二次泵系统在多数设计中，空调主机要求定流量，而负荷侧为变流量，为了满足两侧的 流量要求一般采用二次泵系统负荷侧变流量循环系统采用变频泵控制流量，节 约了能耗二次泵系统如图3所示。
该系统中每台机组同样需要配备一台定速一 次泵来维持恒定流量，一次泵与机组联动，系统加减机组的控制原理也与一次泵 定流量系统相同系统末端设备采用二通调节阀调节流量，二次水根据系统最远 端的压差变化变频调节二次泵的转速来维持设定的压差值图3二次泵系统 图4一次泵变流量系统3.3 一次泵变流量系统随着空调主机技术的发展，在空调主机允许流量变化率大的中央空调水系统 中可以使用一次泵变流量系统，该系统节能效果显著，但对空调主机的性能要求 高一次泵变流量系统见图4该系统采用变频调节，不设定速泵，旁通管上设 有压差控制阀，当系统水量降低到单台冷水机组的最小允许流量时，旁通一部分 水量，使机组维持定流量运行最小流量由流量计或压差传感器测得系统末端仍 然安装二通调节阀，水泵的转速由系统最远端压差的变化来控制参考文献[1] 玉东.中央空调节能技术研究[J].工程技术,2009,10(3).[2] 潘多.PI_C控制中央空调水泵变频调速系统的设计[J].农业科技与装备,2010,15(2). [10 ]孙东辉，王宏宇,赵秀芬.变频技术在中央空调冷却水压差控制中的应用[J].低压 电器，2009,11(6).作者简介：付腾(1983 — )，女，硕士，讲师，主要研究方向通风空调。