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1、期月 l05 第年 山西建筑 S HANXI 八RC HI TE C TURE Vo l . 3 1 No . 1 0 M a y . 2 0 0 51 2 9 文章编号: 1 0 0 9 - 6 8 2 5 ( 2 0 0 5 ) 1 0 - 0 1 2 9 - 0 2 变频器在中央空调中的应用分析 刘 建 勋 摘 分析 要: 介绍了变频器应用于中央空调领域的可行性分析， 对变频器在容积式制冷机和离心式制冷机上的应用作了 全面 ， 指出变频器并不是在任何情况下都能适应， 应据系统的具体特性作具体分析。 关键词: 变频器， 中央空调， 制冷机 中图分类号二 T U 8 3 1 . 3文献标识码
2、: A 引言 由电工学可知， 电动机的转速与电源频率的关系为: n = 6 0 f ( 1 一 S ) / P ( 1 ) 式中: n 转速， r / m in ; 1 一电源频率， H z ; s 电机转差率; 尸 电动机极数。 由式( 1 ) 可知， 改变电源频率可以改变电动机的转速。通过 变频来改变电 机转速与 传统变速方法相比 有以 下优点 1 7 : 1 ) 调速 范围广; 2 ) 可实现无级平滑调速; 3 ) 能做到与直流调速不相上下 的 程度; 4 ) 启动为软启动， 减小了启动电流对电网的冲击。正是 由于变频调速有以上优点， 近年来变频器在很多领域中得到了广 泛的应用。 在制冷
3、空调行业中， 制冷机等设备大多数情况下是在部分负 荷下运行， 运行工况偏离设计工况越多， 设备效率越低。为了提 高制冷机、 水泵等设备的运行效率， 实现节能运行， 变频器的应用 为其提供了最佳解决方案。 变频器在中央空调中的应用大多集中在空调冷冻水二次循 环系 统 4 -9 7 。 对于其在主机上的应用除非由主机生产厂家直接提 供带变频控制的主机外， 很少有后期对主机进行变频改造的， 但 也有少数改造成功的 报道 ” 。 由 于中央空调设备形式的多样性， 系统设计的复杂性， 变频 器应用于该领域不是简单地将电气控制系统进行改造， 而是必须 根据各种设备和系统的特点， 对控制方法进行改进， 才能
4、达到改 善控制 质量和 实现节能的目 的 2 7 。 文中 对变频器应用于中 央空 调领域的可行性进行了分析， 供广大同行参考。 制冷机是中央空调中最大的耗能设备， 因此制冷机能量调节 的好坏对节能意义重大， 然而不是所有的制冷机都适合用变频器 来调节能量。 I 变频器在容积式制冷机上的应用分析 容积式制冷机的冷凝压力和蒸发压力是由冷却介质的温度 和冷负荷决定的， 与压缩机的转速无关， 但其制冷量却与压缩机 转速成正比。容积式压缩机在一个周期内的平均制冷量为: Q= A V =n Z q r p / r ( 2 ) 式中: 几 压缩机输气系数; V L压缩机理论排量; n 压缩机转速; 2 气
5、缸数; g v 单位容积制冷量; r p 一 个 周期内 的 开 机时间; r 工 作 周 期。 由式( 2 ) 可以看出， 用变频器调节压缩机的转速， 即可线性调 节制冷机的制冷量。 如图1 所示， 当冷负荷从 Q降到Q 时， 可以改变压缩机的转 速， 使制冷机的稳定运行点从 M变化到M 。理论上可以实现能 量的0 “ 1 0 0% 无级调节。因此对于容积式制冷主机， 可以通过 改进制冷主机的电气控制系统来对其进行变频控制。 2 变频器在离心式制冷机上的应用分析 离心式制冷机与容积式不同， 它是靠叶轮的高速旋转使气体 速度增加， 再通过扩压进行动静压的转换实现对气体的压缩， 它 属于速度型压
6、缩机。 当C = ( 2 . 5 一 6 ) X 1 0 - 2 时， K 1 = 1 . 4 , K 2 可从图2 中 查得; L 1 为 基 底面 积的 长边， L 2 为短边， P 为自 然基础接 地体所处地点 的有效土壤电阻率， a / m ; L 1 , L 2 的单位均为m a 综上所述， 在建筑物的防雷接地设计中， 在满足规范要求的 前提下， 可充分利用建筑物本身的金属体作为防雷接地装置， 提 高了建筑物防雷装置的安全可靠性， 节省了单独设置防雷接地设 备所产生的相关费用和金属材料， 达到了经济合理的设计目 的。 参考文献: 1 G B 5 0 0 5 7 - 9 4 ， 建筑物
7、防雷设计规范 S , 2 朱林根. 2 1 世纪建筑电气设计手册 M . 北京: 中国建筑工业 出版社， 2 0 0 1 , 7 8 - 8 4 . A p p l i c a t i o n o f b u i l d i n g m e t a l s i n l i g h t n i n g g r o u n d c o n n e c t i o n p r o j e c t Z H E N G G u o - z i n g A b s t r a c t : B y d i s c u s s i n g s e v e r a l p r o b l e m s i n a
8、 p p l i c a t i v e d e s i g n o f b u i l d i n g m e t a l s i n l i g h t n i n g g ro u n d c o n n e c t io n p r o j e c t , i t s p e c i f i e s f e a s i b i l i t y o f u s i n g b u i l d i n g m e t a l s a s l i g h t n i n g g ro u n d c o n n e c t i o n d e v i c e s a n d p o i n
9、t s o u t t h a t t h i s m e t h o d n o t o n l y i n c r e a s e s s a f e t y 但当H较 大时， 由于水泵最小扬程的限制， 变频器的变频范围太窄， 对节能 意义不大。宜采用定水流量控制冷却塔冷却风量的方法来控制 冷却水温。 制冷量QQ 蒸发温度 图 1 压缩机蒸发器联合工作示惫 当 径向 进 气时， 式( 3 ) 可 简 化 为: h 动 = c Z u uZ= 叭2 2h h = C 2 u u 2 = 1P u 2 , 其中， T为压头系数， 一般为0 . 4 5 - 0 . 5 0 由于制冷工况( 冷凝温
10、度和蒸发温度) 的限制， 单位质量制冷 剂在压缩过程中所需要的能量头应为: w 一 h 2 - h , 刀 式中: h i , h 2 绝热压缩时理论制冷循环中 压缩机进、 值， 与冷凝温度和蒸发温度有关; ( 4 ) 排气焙 刀 离心压缩机绝热效率。 为了保证制冷循环的进行， 必须有: h , w( 5 ) 因此， 离心式压缩机的能量头与叶轮圆周速度u : 的平方成 正比， 是离心压缩机不同于容积式压缩机的最大特点。离心式压 缩机的另一个特点是在制冷剂流量较小时， 会发生喘振现象， 转 速越高， 发生喘振的流量越大。 在蒸发温度和冷凝温度一定的情况下， 用变频器调速来调节 压缩机的制冷量，
11、在转速低到一定值时， 将不能提供蒸发和冷凝 所需的能量头。因此， 用调速的办法来调节离心压缩机的制冷 量， 由于最小能量头的限制， 能量调节范围是有限的。 3 变频器用于水泵、 风机的调节 1 ) 冷冻水泵。空调水系统( 水泵) 也是一个耗能较大的部分， 如果能考虑用变频器进行调节， 将对系统节能非常有利， 特别是 负荷变化比 较大的系统， 节能意义更大。但并非所有的空调系统 应用变频器都有意义， 应根据具体问题具体分析。 2 ) 冷却水泵。对于冷却水泵可以由制冷机组的冷凝温度发 信进行流量控制， 水泵的耗功率由下式计算: N = Y ( H+ S Q 2 ) Q l ( 6 ) 式中: Y
12、单位换算系数; 月 静压差; ， 泵效率; S 管网阻力特性系数; Q流量。 图2 叶轮速度三角形示意 3 ) 风机。 对于送风温度恒定的系统， 用变频器调节风量来满 足空调房间负荷的要求， 对节能是有利的; 而对于用电磁阀控制 水温来调节回风温度的系统， 风机安装变频器是毫无意义的。 4 结语 经过以 上对变频器在中央空调领域的应用分析， 可以看出: 变频器虽然是一种理想的能量调节手段， 但并不是任何情况下都 能适应， 应根据装置的特性， 系统的特点， 具体问题具体分析。 参考文献: 1 张燕宾 S P WM变频调速应用技术 M . 北京: 机械工业出版 社， 2 0 0 2 . 9 6 -
13、 1 0 4 . 2 l 伍光辉， 吴克启. 变 频空调系统的理论分析及实验研究 J l . 制 冷， 2 0 0 2 , 2 1 ( 3 ) : 1 3 - 1 7 . 3 l 董天 禄. 离 心式/ 螺干式制冷 机组及应用 M . 北京: 机械工业 出版社， 2 0 0 2 . 4 5 - 5 3 . 4 l 潘金文， 汪琼珍. 变频控制技术在中央空调水系统中的应用 J l . 工程建设与设计， 2 0 0 3 ( 1 ) : 2 3 - 2 5 . 5 l 洪善祥. 变频控制技术在中央空调系统中的应用 1 l . 能源工 程， 2 0 0 0 ( 2 ) : 4 2 - 4 3 . 6
14、乌卜 江. 变频调速在中央空调系统二次冷冻泵中的应用【 J l . 机电工程技术， 2 0 0 2 , 3 1 ( 7 ) : 1 3 0 - 1 3 1 . 7 周曙辉， 潘力敏. 变频节能 技术在螺杆式制冷主机循环水泵上 的应用 J . 能源工程， 2 0 0 0 ( 4 ) : 4 8 - 4 9 . 8 郭晶. 变频控制设备在中央空调系统中的节能应用 J . 机 电工程技术， 2 0 0 4 , 3 3 ( 4 ) : 7 4 - 7 6 . 9 周曙辉. 变频器在中央空调循环水泵节能控制中的应用 J 能源工程， 2 0 0 0 ( 3 ) : 3 1 - 3 3 . 1 0 易新，
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16、n t r o d u c e s f e a s ib le a n a l y s is o f f r e q u e n c y c o n v e r t e r a p p l y i n g i n c e n t r a l a i r - c o n d it io n e r , a n a l y z e s w h o l l y i t s a p p l ic a t io n i n c a p a c it y r e - f r ig e r a t o r &c e n t r i f u g a l r e f r ig e r a t o r , a n
17、 d p o i n t s o u t t h a t f r e q u e n c y c o n v e r t e r i s n o t s u i t a b l e u n d e r a n y c o n d i t i o n s a n d s h o u l d b e a n a l y z e d c o n - c r e t e l y a c c o r d i n g t o c o n c r e t e f e a t u r e s o f s y s t e m. K e y w o r d s : f r e q u e n c y c o n v e r t e r , c e n t r a l a ir - c o n d i t i o n e r , r e f r i g e r a t o r