变频器在建筑暖通空调节能工程中的应用探
【摘 要】随着社会的发展，大型建筑中，暖通空调凭借其各方面优势逐渐取代传统空调走进人们的视野，但是暖通空调的能耗问题却不可小觑，变频器在暖通空调降低能耗方面具有重要的作用。
【关键词】变频器；暖通空调；能耗
一、前言
文章简述了暖通空调的作用、影响及其节能上的重要性和可行性，同时结合自身实践经验和相关理论知识，对变频器技术在节能空调上的应用进行了探讨。
二、暖通空调的作用及产生的影响
1.暖通空调的作用
安装暖通空调是为室内提供舒适的工作和生活环境。其作用主要包括控制空气温度、湿度、气流速度和洁净度等。在正常的舒适性空调中，以能够使人体保持热平衡而满足舒适感为目标，在恒温恒湿或有清洁要求的工艺性空调室内，主要以满足生产工艺为标准。
2.暖通空调对人体的影响
由于建筑物的密闭性逐渐增加，装修档次也越来越高，从而导致室内污染物的滞留量增加及延长停留时间。如烟雾、病菌及从家具、墙面、地毯和油性漆中散发出的多种致病化学物质，加上通风换气量的明显不足，空气在室内循环造成室内空气品质严重不合格。如何才能有效地解决空调房间存在的空气品质问题，已引起人们的广泛关注。通过通风换气向室内提供大量新鲜空气，是改善空气质量的有效措施。但同时意味着增加新风负荷。利用增加新风量和排风进行热交换可以解决这一问题，从而减少空调的运行耗能。
三、暖通空调领域节能的重要性和可行性
随着社会的发展，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，在发达国家已达到40%，据统计在湖南省也达到27.8%。在城市远高于这个比例。而在建筑能耗里，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30%-50%，且在逐年上升。随着人均建筑面积的不断增大，暖通空调系统的广泛应用，用于暖通空调系统的能耗将进一步增大。这势必会使能源供求矛盾的进一步激化。另一方面，现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中电能占了绝对比例。对这些能源的大量使用，使得地球资源日益匮乏，同时也带来严重的环境问题，如在我国的一些地区酸雨、飘尘问题呈日益严重之势，对生态环境和可持续发展带来了很大影响。
以湖南长沙地区为例，2003年夏季电力系统最大负荷大约为160万千瓦，据有关部门推算，其中空调系统的负荷就占了约60万千瓦。在最热的夏天，如果对暖通空调系统采取节能措施，不仅可以大大缓解电力紧张状况，同时对于降低不可再生能源的消耗、保护生态环境、维持可持续发展、振兴湖南经济等都有着重要的意义。根据暖通空调行业的研究成果，现有空调系统的能耗是惊人的，如果采用节能技术，现有空调系统节能20%-50%完全可能。显然，如果对长沙地区的空调系统和建筑系统采用节能措施，那么即使遇到今夏那样的炎热天气，长沙也不会超过现有电力系统峰值而停电了。
四、变频器的单元构成分析
1、变频器。由于控制对象为冷却水泵和冷冻水泵，故本方案选用适合风机、泵类负载使用的三菱新一代FR一700型变频器。此种变频器内置噪声滤波器，带有浪涌电流吸收回路，还具有最先进的寿命诊断及预警功能，安全系数大，并有手动和自动两种功能，手动信号由变频电柜面板上的电位器产生，自动信号则由温度控制器或智能压力变送器的输出4一20mA电流构成。电机运行时的上下限频率和瞬时停电再启动运行功能均可在控制面板上直接设置实现。同时FR一700自带有节能监视功能，通过操作面板、输出端子（0-1OV，4-20mA）和人机通信即可让节能效应一目了然。
2、温度控制器。冷却水系统中冷凝器进水温度的检测选用富士PXR9型温控器。该温控器具自我检测功能和记忆体保护，停电后可维持各设定值，同时自带报警功能和计时功能。使用时，可通过温控器控制面板上的一点开关量ON/OFF及上下方向键，改变各参数设定值。这里对冷却水系统设置了超温延时报警，因此，当冷凝器进水温度高于警报功能中设定的温度上限值时，计时功能启动，延迟一段时间后，如水温仍偏高，温控器发出报警信号，输入PLC，相应保护环节动作。
3、压力变送器
冷冻水系统中系统进、出水压力差的测量一般采用差压型ST3000智能变送器，该变送器精度达0.1级，并具有遥控设定、数据通信、自诊断等功能。安装时将差压测点设在冷冻水系统的供、回水于管之间，将智能现场通讯器（SFC）安装在控制室内，系统投人使用后，借助于SFC，在控制室内就可对现场的变送器进行重新标定、校准和组态，还可实施先进远程诊断，大大方便了控*。系统的使用和维护管理。同样冷冻水系统设置了低压报警，因此，当供回水压力低于设定的下限值时，变送器即通过SFC发出报警信号输人PLC，相应保护环节动作。
五、变频调速技术在空调器中的应用
针对空调控制系统的特点，再加上电力电子技术及微机控制技术的发展，变频器的应用日益广泛因此在空调控制系统中采用变频技术也是不可避免的这就给我们提供了一种既能达到控制要求又能节约能源的方法。
1.节能省电、电压适应性强。变频空调器采用模糊控制技术调节制冷（热）能力，压缩机由于不停机而减少频繁启停造成的损失。同时压缩机刚启动时，采用低频启动，一般在20-30HZ之间，从而降低了启动电流，减少了功率消耗，然后很快在低频状态转入高频状态，在很短的时间里达到室内设定温度，然后压缩机在长时间处于低频工作范围内，机组的功率降到最小，以保持室温。另外变频空调还可以根据外界环境负荷的变化相应的调节压缩机的转速来达到控制要求，这就避免了运行参数的单一化而带来能源的浪费。因此变频空调节能效果明显，比普通空调节电20%-30%。变频空调的电压适应性很强，工作电压在187-242V之间，这一点更适合在电网电压不稳定的地区使用。这是由于变频空调器采用自动控制技术对压缩机输入电压进行自动调整，所以当电网电压偏高或偏低时机组仍能正常工作。
2.制冷快速、舒适性好。变频空调器开始运转时，机组经低频低速启动，然后很快进入高速运转，转速可达到正常转速的2-3倍，故比定速空调能更快达到设定温度。当室温接近设定温度时，机组在不停止压缩机工作状态下，通过调整压缩机的转速调节室温，这样就可以创造出温度变化不大的舒适环境。
3.超低温制热、快速除霜。一般空调器，当室外气温低于0℃时，制热能力大幅度下降，在-12℃时出力只有额定值的35%左右。但变频空调则可根据室外温度的变化自动改变压缩机转速，在室外温度低的情况下，通过提高运转频率，达到提高制热能力的效果，在-12℃时出力可达到额定值的70%左右。在低温的情况下，一般空调器室外机除霜停机需5-15分钟，在此期间室内机停止供热。而变频空调器则利用微处理器控制电子膨胀阀，除霜时，电子膨胀阀全开，压缩机高速运转，利用压缩机排气的温热除霜，从而实现不间断供热快速除霜。
4.噪声低，除湿功能合理。变频空调器采用变频双转子压缩机和变频直流电机，使压缩机从低速到高速都能平衡地运转，加之长时间的低频运转状态使室外机运转更加平稳。室内机也没有频繁启停的声音，同时风机的转速随着压缩机的工作频率可在多档范围内变化，从而实现整机的低噪声运行。变频空调的除湿功能，主要是除去房间空气中的含湿量而不降低温度，可根据房间的湿度要求设定湿度值。除湿时机组相当于制冷时的1/3频率运转，以较小的输入功率达到除湿效果，不仅经济合理而且还提高了舒适性。
六、结束语
变频器在暖通空调上的应用对于暖通空调的节能性具有重要作用，但是相比国外的先进技术，我们还要一定的差距，需要不断努力。