变频器在中央空调系统的应用Word文件下载.docx

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班级：

指导教师：

学院自动化与电子信息学院

二00九年六月

摘要

中央空调系统已广泛应用于工业与民用领域，在宾馆、酒店、写字楼、商场、住院部大楼、工业厂房中的中央空调系统，在没有使用具备负载随动调节特性的控制系统中，无论季节、昼夜和用户负荷怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，能量的浪费是显而易见的。

近年来由于电价的不断上涨，造成中央空调系统运行费用急剧上升。

据统计，中央空调的用电量占各类建筑大厦总用电量的70%以上，其中中央空调水泵的耗电量约占总空调系统耗电量的20%～40%，故节约低负荷时压缩机系统和水系统的消耗的能量，具有很重要的意义。

近年来随着IC产业的迅猛发展，变频器的价格大幅下降，采用变频器对风机、水泵类机械进行调速来调节风量、流量，已变得越来越现实，其对节约能源、提高经济效益具有重要意义。

关键词：

变频器中央空调系统节约能源

ABSTRACT

Thecentralair-conditioningsystemhaswidelyappliedintheindustryandthecivildomain,intheguesthouse,thehotel,theoffice,themarket,in-patientdepartmentbuilding,theindustryworkshopcentralair-conditioningsystem,indoesnothavetheusetohaveintheloadfollow-upadjustmentcharacteristiccontrolsystem,regardlessoftheseason,howthedayandnightandtheuserdoshoulderchange,variouselectricalmachineryallforalongtimefixunderthepowerfrequencyconditionthefullspeedmovement,theenergywasteareobvious.Inrecentyearsasaresultoftheelectrovalenceunceasingrise,createdthecentralair-conditioningsystemoperatingcosttorisesuddenly.Statisticshaveindicated,thecentralairconditioningelectricityconsumptionoccupieseachkindofbuildingbuildingtotalelectricityconsumptionabove70%,inwhichcentralairconditioningwaterpumppowerconsumptionapproximatelycomposesthetotalair-conditioningsystempowerconsumption20%~40%,whensavesthelowloadthecompressorsystemandtheaqueoussystemconsumptionenergy,hastheveryvitalsignificance.InrecentyearsalongwiththeICindustryswiftandviolentdevelopment,thefrequencychangerpricelargedrop,usedthefrequencychangertotheairblower,thewaterpumpclassmachinerycarriesonthevelocitymodulationtoadjusttheamountofwind,thecurrentcapacity,hasbecomemoreandmorerealistic,ittosavedtheenergy,enhancestheeconomicefficiencytohavethevitalsignificance.

Keywords：

FrequencychangerCentralair-conditioningsystemSavestheenergy

第1章引言

能源的利用情况标志着一个国家科技进步的水平。

在我国大力推广节能产品，禁止使用耗能过大的设备，提高能源的利用率，以缩短与世界先进国家的差距，为中国的现代建设提供能源的保证。

但是，近年来，随着经济的进一步发展，大量的公共建筑如宾馆、写字楼、商场、餐饮酒店、运动场馆等拔地而起，中央空调系统也就成为了现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一。

由于近年来电价的不断上涨，造成中央空调系统运行费用急剧上升，加之目前各生产、服务业竞争激烈，多数企业利润空间不够理想。

因此电能费用的控制显然已经成为经营管理者所关注的问题所在。

据统计，中央空调的用电量占各类建筑大厦总用电量的70%以上，其中中央空调水泵的耗电量约占总空调系统耗电量的20%-40%，故节约低负荷时压缩机系统和水系统的消耗的能量，具有很重要的意义。

国家“十一五”规划纲要中明确提出要把节约资源和保护环境基本国策，建设低投入、高产出，低消耗、少排放，能循环、可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会。

提出了“十一五”期间单位国内生产总值能源消耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%等目标。

这是针对资源环境压力日益加大的突出问题提出来的，体现了建设资源节约型、环境友好型社会的要求，是现实和长远利益的需要，具有明确的政策导向。

中央空调在各大中型民用、商用建筑中的普及，带来了严重的能耗问题。

中央空调系统的电耗一般占整座建筑电耗的50%～60％，建筑能耗则占全国总能耗的1/3左右，因此提高能源利用率是我国能源可持续发展的方向。

中央空调系统的设计通常按建筑物所在地的极端气候条件来计算其最大冷负荷，并由此确定空调主机的装机容量及空调水系统的供水流量。

然而，实际上每年只有极短时间出现最大冷负荷的情况。

因此，中央空调系统在绝大部分时间里，都是在部分负荷（远小于其额定容量）条件下运行的。

据统计，实际空调负荷平均只有设备能力的50%左右，这无疑造成了大量的能源白白浪费。

而且，空调水系统的水泵、风机等机电设备，长期处在工频额定状态下高速运行，机械磨损严重，导致设备故障增加和使用寿命缩短。

另一方面，空调负荷又具有变动性。

由于季节交替、气候变幻、昼夜轮回、使用变化（如旅游旺、淡季）及人流量增减（如宾馆入住率的变化）等各种因素变化的影响，中央空调系统的负荷具有起伏变化和不恒定的特点，如果中央空调的运行方式不能根据负荷的变化而调节，始终在额定容量（即满负荷状态）下运行，也势必造成巨大的能源浪费。

近年来随着IC产业的迅猛发展，变频器的价格大幅下降，同时，可靠性增强，容量增大，采用变频器对风机、水泵类机械进行调速来调节风量、流量，已变得越来越现实，其对节约能源、提高经济效益具有重要意义。

所以，随着负荷变化而自动调节变化的变流量变频空调水系统和自适应智能负荷调节的压缩机系统应运而生，并逐渐显示其巨大的优越性，而且得到越来越多的被广泛推广与应用。

采用变频调速技术不仅能使空调系统发挥更加理想的工作状态，更重要的是通常其节能效果高达30%以上，能带来良好的经济效益。

中央空调系统设计首先是根据室外气象参数和室内空调设计参数计算冷负荷，按分区结构特点，根据产品样本选择相应的设备，组合成一个系统。

但空调系统绝大部分时间是在不满负荷的情况下工作。

在不满负荷工作的控制方式不合理，系统能效比会大大降低。

现在空调系统在运行调节方式上，风水系统主要是阀门（手动、自动阀门调节），主机利用卸荷方式，而这些方式是牺牲了阻力能耗来适应末端负荷要求，造成运行成本居高不下。

若采用变频控制，能量的传递和运输环节控制为变水量（VWV）和变风量（VAV），使传递和运输耦合并达到最佳温差置换，其动力仅为其它控制系统的30%～60%，而且节能是双效的，因为对制冷主机的需求能耗同时下降。

主机采用变频节能控制，保持设计工况下的制冷剂运动的物理量（如温差、压力等）变化，节能较其它调荷方式明显，如约克（YORK）的YT型离心式冷水机组，配置变频机组在部分负荷下能效比可降至0.2kw/冷吨，可见变频控制方式在空调系统中应用前景十分广阔。

过去由于价格的原因，在中央空调系统中应用变频技术推广较难。

在变频技术、计算机自动化控制技术非常成熟的今天，用此技术与暖通空调专业技术相结合，它并不是一门高价的技术，在小功率空调中其经济性都可承受，在中央空调系统中更不应该成问题：

（1）中央空调运行时间更长，节能问题更突出；

（2）变频控制在整个系统中所占的造价比例不高；

（3）变频控制器的容量越大，每千瓦功率单价越低。

中央空调系统采用变频器是可行的，其投资回收一般在6～12个月，以变频控制器使用寿命10年计，其净收益在10倍投资额以上。

第2章变频器的基础知识

2．1变频器的概述

变频技术是应交流电动机无级调速的需要而诞生的。

变频器的问世，使电气传动领域发生了一场技术革命，即交流调速取代直流调速。

交流电动机变频调速技术具有节能、改善工艺流程、提高产品质量和便于自动控制等诸多优势，被国内、外公认为最有发展前途的调速技术。

2．1．1变频器的定义、分类及结构

变频器的定义：

变频器是将固定频率的交流电变换为频率连续可调的交流电的装置。

变频器的基本类型：

1.按变换的环节分类：

（1）交—交变频器：

交—交变频器是将工频交流直接变换成频率电压可调的交流电（变换前后的相数相同），又称直接式变频器。

（2）交—直—交变频器：

交—直—交变频器是先将工频交流通过整流器变换成直流电，然后再将直流电变换成频率电压可调的交流电，又称间接式变频器。

交—直—交变频器是目前广泛应用的通用变频器。

2.按直流电源的性质分类：

（1）电流型变频器：

电流型变频器的特点是中间直流环节采用大电感器作为储能环节来缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压波形接近正弦波。

由于该直流环节内阻较大，故将其称为电流型变频器。

电流型变频器的特点是能扼制负载电流频繁且急剧地变化，常应用于负载电流变化较大的场合。

（2）电压型变频器：

电压型变频器的特点是中间直流环节采用大电容器作为储能环节来缓冲无功功率，直流环节电压比较平稳，内阻较小，相当于电压

源，故将其称为电压型变频器，常应用于负载电压变化较大的场合。

3.按电压的调制方式分类：

（1）脉宽调制（SPWM）变频器：

脉宽调制（SPWM）变频器电压的大小是通过调节脉冲占空比来实现的，中、小容量的通用变频器几乎全都是采用此类调制方式。

（2）脉幅调制（PAM）变频器：

脉幅调制（PAM）变频器电压的大小是通过调节直流电压的幅值来实现的。

4.按输入电源的相数分类：

（1）三进三出变频器：

三进三出变频器的输入侧和输出侧都是三相交流电。

绝大多数变频器都属此类。

（2）单进三出变频器：

单进三出变频器的输入侧为单相交流电，输出侧是三相交流电。

家用电器里的变频器都属此类，通常容量较小。

变频器的