一、前言
大部份建筑物一年當(dāng)中，幾十天時(shí)間，中央空調(diào)處于比較大負(fù)荷。中央空調(diào)冷負(fù)荷，始終處于動(dòng)態(tài)變化之中，如每天早晚、每季交替、每年輪回、環(huán)境及人文等因素都實(shí)時(shí)影響著中央空調(diào)冷負(fù)荷。一般，冷負(fù)荷5~60%范圍內(nèi)波動(dòng)，大多數(shù)建筑物每年至少70%時(shí)間是處于這種情況。而大多數(shù)中央空調(diào)，因系統(tǒng)設(shè)計(jì)多數(shù)以比較大冷負(fù)荷為比較大功率驅(qū)動(dòng)。這樣，就往往造成實(shí)際需要冷負(fù)荷與比較大功率輸出之間矛盾，實(shí)際造成巨大能源浪費(fèi)，給使用方造成巨額電費(fèi)支出，增加經(jīng)營(yíng)者成本，降低經(jīng)營(yíng)競(jìng)爭(zhēng)力。
本文介紹了AB變頻器PF400中央空調(diào)系統(tǒng)水循環(huán)、變頻風(fēng)機(jī)和冷卻塔風(fēng)機(jī)中設(shè)計(jì)和應(yīng)用。
二、PF400中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
中央空調(diào)系統(tǒng)水循環(huán)系統(tǒng)主要分為冷凍水（或熱水）循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，智能變頻柜主要控制對(duì)象為冷凍水（熱水）回路和冷卻水回路。如下圖所示。

圖一 中央空調(diào)水循環(huán)控制原理

1、冷凍水循環(huán)控制
由冷凍泵及冷凍水管道組成，從冷水機(jī)組流出冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，個(gè)房間內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)熱量，使房間內(nèi)溫度下降。
冷凍水泵控制方式為：比較高層（或比較不利端）壓力控制
高層中央空調(diào)系統(tǒng)中，各層空調(diào)機(jī)想對(duì)應(yīng)于熱負(fù)載變動(dòng)開(kāi)閉冷水進(jìn)口閥，以此調(diào)節(jié)室溫。冷凍水流量經(jīng)常發(fā)生變化，引起比較高層水壓較大變化，解決該問(wèn)題，需要控制冷水泵出水閥，以保持比較高層水壓大致恒定，但大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，都是保持出水閥門(mén)開(kāi)度一定，任隨壓力變化。這樣，會(huì)導(dǎo)致壓力損失大，效率低。此時(shí)若采用轉(zhuǎn)速控制，以保持比較佳壓力，可防止壓力損失并較大幅度提高效率并取好節(jié)能效果。河南廣潤(rùn)自動(dòng)化設(shè)備有限公司  專業(yè)銷售維修變頻器、鄭州直流調(diào)速器維修、鄭州軟啟動(dòng)器維修、鄭州PLC（可編程序控制器）、 維修電話：0371- 56700815  15515598858
2、冷卻水循環(huán)控制
由冷卻泵及冷卻水管道及冷卻塔組成。冷水機(jī)組進(jìn)行熱交換，是水溫冷卻同時(shí)，必將釋放大量熱量。該熱量被冷卻水吸收，是冷卻水溫度升高。冷卻泵將升了溫冷卻水壓入冷卻塔，使之冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再降了溫冷卻水，送回到冷水機(jī)組。如此不斷循環(huán)，帶走冷水機(jī)組釋放熱量。
冷卻水泵控制方式為：恒溫差控制。
冷卻塔水溫是隨環(huán)境溫度而變化，其單側(cè)水溫不能準(zhǔn)確反映冷凍機(jī)組產(chǎn)生熱量多少。，冷卻水泵，以進(jìn)水和回水溫差作為控制依據(jù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水和回水間恒溫差控制是比較合理。溫差大，說(shuō)明冷凍機(jī)組產(chǎn)生熱量大，應(yīng)提高冷卻泵轉(zhuǎn)速，增大冷卻水循環(huán)速度；反之則應(yīng)該降低轉(zhuǎn)速。
3、變頻控制原理
從以上分析可以知道，中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)變頻控制一般都采用恒壓力差或恒溫差閉環(huán)控制，PF400變頻器有一個(gè)內(nèi)置PID控制回路，用來(lái)使過(guò)程反饋壓力差或溫度差與設(shè)定值保持一致。具體示意如圖二：

圖二  水循環(huán)變頻控制示意

PF400PID控制中，比例運(yùn)算是指輸出控制量與偏差比例關(guān)系。積分運(yùn)算目是消除靜差，偏差存，積分作用將控制量向使偏差消除方向移動(dòng)。比例作用和積分作用是對(duì)控制結(jié)果修正動(dòng)作，響應(yīng)較慢。微分作用是消除其缺點(diǎn)而補(bǔ)充。微分作用偏差產(chǎn)生速度對(duì)輸出量進(jìn)行修正，使控制過(guò)程盡快恢復(fù)到原來(lái)控制狀態(tài)，微分時(shí)間是表示微分作用強(qiáng)度單位。
4、節(jié)能預(yù)估
流體力學(xué)原理，流量Q與轉(zhuǎn)速n一次方成正比，管壓H與轉(zhuǎn)速n二次方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速n三次方成正比。即
Q=K1*n
H=K2*n2
Ps=K3*n3
當(dāng)所需流量減少，離心泵轉(zhuǎn)速降低時(shí)，其功率按轉(zhuǎn)速三次方下降。如所需流量80%，則轉(zhuǎn)速也下降為額定轉(zhuǎn)速80%，而軸功率降51。2%；當(dāng)所需流量為而額定流量50%時(shí)，而軸功率降12。5%。當(dāng)然，轉(zhuǎn)速降低時(shí)，效率也會(huì)有所下降，同時(shí)還應(yīng)考慮控制裝置附加損耗等影響。如此，這種節(jié)電效果也非常可觀。實(shí)際證明，水泵類，節(jié)能40%-50%。
綜合實(shí)際運(yùn)行效果，對(duì)冷凍泵拖動(dòng)系統(tǒng)、冷卻泵拖動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施變頻控制后基本節(jié)能效果為35%～55%左右。
三、PF400中央空調(diào)變頻風(fēng)機(jī)控制設(shè)計(jì)
目前中央空調(diào)系統(tǒng)中，變頻風(fēng)機(jī)正被廣泛使用，其有如下突出優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能潛力大，控制靈活，可避免冷凍水、冷凝水上頂棚麻煩等。變頻風(fēng)機(jī)系統(tǒng)需要精心設(shè)計(jì)，精心施工，精心調(diào)試和精心管理，否則有可能產(chǎn)生諸如新風(fēng)不足、氣流組織不好、房間負(fù)壓或正壓過(guò)大、噪聲偏大、系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、節(jié)能效果不明顯等一系列問(wèn)題。
中央空調(diào)中變頻風(fēng)機(jī)控制方式主要有以下幾種：
1、變頻風(fēng)機(jī)靜壓PID控制方式
送風(fēng)機(jī)空氣處理裝置是采用冷熱水來(lái)調(diào)節(jié)空氣溫度熱交換器，冷、熱水是冷、熱源裝置對(duì)水進(jìn)行加溫或冷卻而到。大型商場(chǎng)、人員較集中且面積較大場(chǎng)所常使用此類裝置。圖一所示給出了一個(gè)空氣處理裝置中送風(fēng)機(jī)靜壓控制系統(tǒng)。
第一個(gè)空氣末端裝置75%到100%處設(shè)置靜壓傳感器，改變送風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速辦法來(lái)控制系統(tǒng)靜壓。送風(fēng)干管一條，則需設(shè)置多個(gè)靜壓傳感器，比較，用靜壓要求比較低傳感器控制風(fēng)機(jī)。風(fēng)管靜壓設(shè)定值（主送風(fēng)管道末端比較后一個(gè)支管前靜壓）一般取250-375Pa之間。若各通風(fēng)口擋板開(kāi)啟數(shù)增加，則靜壓值比給定值低，控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，加大送風(fēng)量；若各通風(fēng)口擋板開(kāi)啟數(shù)減少，靜壓值上升，控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，送風(fēng)量減少，靜壓又降低，形成了一個(gè)靜壓控制PID閉環(huán)。

圖三  中央空調(diào)送風(fēng)機(jī)靜壓控制

靜壓PID控制算法中，通常采用兩種方式，即定靜壓控制法和變靜壓控制法。定靜壓控制法是系統(tǒng)控制器設(shè)于主風(fēng)道2/3處?kù)o壓傳感器檢測(cè)值與設(shè)定值偏差,變頻調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,以維持風(fēng)道內(nèi)靜壓一定。變靜壓控制法即利用DDC數(shù)據(jù)通訊技術(shù)，系統(tǒng)控制器綜合各末端閥位信號(hào)，來(lái)判斷系統(tǒng)送風(fēng)量盈虧，并變頻調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，滿足末端送風(fēng)量需要。變靜壓控制法部分負(fù)荷下風(fēng)機(jī)輸出靜壓低，末端風(fēng)閥開(kāi)度大、噪聲低，風(fēng)機(jī)節(jié)能效果好，同時(shí)又能充分保證每個(gè)末端風(fēng)量需要。
控制管道靜壓好處是有利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行并排除各末端裝置調(diào)節(jié)過(guò)程中相互影響。此種靜壓PID控制方式特別適合于上下樓或被隔開(kāi)各個(gè)房間內(nèi)用一臺(tái)空氣處理裝置和公用管道進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)場(chǎng)合，如商務(wù)大廈標(biāo)準(zhǔn)辦公層都到了廣泛應(yīng)用。
2、變頻風(fēng)機(jī)恒溫PID控制方式
室內(nèi)空調(diào)要求有諸如舒適性等要求較高而空間又太過(guò)于大空調(diào)區(qū)域內(nèi)，可以使用恒溫控制。恒溫控制中必須注意以下幾個(gè)方面：
（1）溫控系統(tǒng)熱容量比較大，控制指令發(fā)出后，瞬間響應(yīng)，響應(yīng)速度慢；
（2）外界條件如氣溫、日照等對(duì)溫控系統(tǒng)影響很大；
（3）控制對(duì)象為氣體，溫度檢測(cè)傳感器安裝位置非常重要。
本控制方式也是利用了變頻器PF400內(nèi)置PID算法進(jìn)行溫度控制，當(dāng)傳感器采集被測(cè)溫度偏離所希望給定值時(shí)，PID程序可測(cè)量信號(hào)與給定值偏差進(jìn)行比例（P）、積分（I）、微分（D）運(yùn)算，輸出某個(gè)適當(dāng)控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)（即變頻器），提高或降低轉(zhuǎn)速，促使測(cè)量值室溫恢復(fù)到給定值，達(dá)到自動(dòng)控制效果。
恒溫控制中必須要注意PID正作用和反作用，也就是說(shuō)夏季（使用冷氣）和冬季（使用暖氣）是不一樣。使用冷氣中，檢測(cè)到溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，變頻器就必須加快輸出頻率；而使用暖氣中，檢測(cè)到溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，變頻器就必須降低輸出頻率。，必須控制系統(tǒng)增設(shè)夏季/冬季切換開(kāi)關(guān)以保證控制準(zhǔn)確性。河南廣潤(rùn)自動(dòng)化設(shè)備有限公司  專業(yè)銷售維修變頻器、鄭州直流調(diào)速器維修、鄭州軟啟動(dòng)器維修、鄭州PLC（可編程序控制器）、 維修電話：0371- 56700815  15515598858