节能空调变频控制系统的研究
高效变频空调系统控制策略研究
高效变频空调系统控制策略研究随着气候变化和环境保护意识的增强，高效变频空调系统的需求日益增长。
为了提高空调系统的性能和能效，研究人员致力于开发创新的控制策略。
本文将探讨高效变频空调系统的控制策略研究，并分析其对能效的影响。
1. 引言高效变频空调系统是一种采用变频技术的空调系统。
相比传统的固定频率空调系统，高效变频空调系统能够根据室内外温度变化和负荷需求进行自适应调节，以提供更为精确和舒适的温度控制。
为了进一步提高其性能，研究人员探索了各种控制策略，包括PID控制、模型预测控制和优化控制等。
2. PID控制策略PID控制是一种经典的控制策略，通过调节比例、积分和微分参数，可以实现系统稳定性和响应速度之间的平衡。
在高效变频空调系统中，PID控制策略可以根据实时温度测量值和设定温度值进行控制决策，调节压缩机转速和制冷剂流量，以实现温度的精确控制。
然而，PID控制策略存在参数调节困难、响应速度慢和不适应复杂环境的问题。
3. 模型预测控制策略模型预测控制是一种基于数学模型的控制策略，通过预测系统未来行为，计算最优控制策略。
在高效变频空调系统中，模型预测控制策略可以建立系统的数学模型，并结合温度和负荷预测模型，预测未来的温度和负荷需求。
然后，通过动态优化算法计算最优的控制策略，以最大程度地提高系统性能和能效。
模型预测控制策略具有良好的鲁棒性和适应性，可以适应复杂的环境变化，但计算复杂度较高。
4. 优化控制策略优化控制是一种基于优化算法的控制策略，通过调节控制参数，使系统在给定的性能指标下达到最优化。
在高效变频空调系统中，优化控制策略可以通过数学优化算法，如遗传算法和粒子群优化算法，寻找最优的控制策略。
优化控制策略可以最大程度地提高系统的能效和性能，但计算复杂度也较高。
5. 控制策略对能效的影响高效变频空调系统的控制策略对系统的能效有着重要的影响。
传统的固定频率空调系统往往以固定转速和制冷剂流量运行，造成能量浪费。
关于空调冷却水系统变频节能控制的分析和应用
关于空调冷却水系统变频节能控制的分析和应用魏汉光12李宇成2(1．中国国际贸易中心北京100043；2．北方工业大学北京100043)[摘要]在不同季节、不同天气、不同时段下，字调冷冻机制冷负荷变化较大，普通定频定流量系统．宅调冷却水系统大部分时间在大流量、小温差状态下运行，既不节能，也不利于空调冷冻机正常、安全运行。
通过分析空调冷却水系统特点和运行要求，将冷却水系统与变频器及测控设备有机结合，形成闭环变频控制系统。
当空调负荷变化或外界温、湿度变化，造成冷却水出水温度变化时，通过调整冷却泵运行频率。
达到降低综合能耗，同时保证冷冻机安全、正常运行的目的。
[关键词]空调冷却水系统变频控制节能中图分类号：T P2文献标识码：^文章编号：167l一7597(2009)0110016—02近年来，随着我国经济发展，中央空调系统已广泛应用于宾馆、饭店、写字楼、商场、医院、地铁站、文化娱乐设施等各类民用建筑，空调能耗增长很快，空调耗电占大型公共建筑总耗电量的50％以上，空调冷冻泵、冷却泵耗电约占建筑空调耗电的20％左右，但国内建筑物单位面积的耗电量约为国外同等规模同档次建筑物耗电量的两倍，节能潜力很大，分析、研究空调冷却水泵变频节能智能控制，不仅有利于保障空调冷冻机正常运行工况，而且可以大大降低空调水泵自身的运行能耗和整个系统的综合能耗，降低建筑空调能源消耗和运营成本。
对整个社会的节能和环保都具有非常重要的现实意义。
众所周知，民用建筑物牢调系统是按照天气最热、负荷最大季节、时段设计，并留有1096以上的余量，但季节不同、天气不同、时段不同时，建筑空调需求差异很大，实际上每年绝大部分时间，空调都不需要在最大负荷状态下运行，根据美国暖通制冷空调工程师协会(A sH RA E)给出的建筑物全年实际运行负荷的统计数据，建筑物在全年的80％的运行时间里，实际宅调需求负荷低于设计负荷的75％。
目前，空调冷冻机一般都可以按照冷冻水出水温度设定，根据负荷变化自动加载或减载，窄调冷冻水泵变频调节也已广泛应用，具有较为灵活的调节性能。
中央空调变频节能控制系统的设计
成为越 来越 多空调的经营 管理者 所关注 的
溺变频 繁
问题Ｉ Ｉ 。
Hale Waihona Puke 故采用变频调速技术节约低负荷时主 压 缩 机 系 统 和 水 泵 、 风 机 系 统 的 电 能 消 耗 ，具有极其重要的经济意义。寻找一种 节能效果明显 ，性能稳定可靠的控制 系统 成 为 当务 之 急 ｌ 。 ４ ＿ 本文所研究的基于 Ｐ ｏｉｕ 网络的 中 ｒｆ ｓ ｂ 央空调变频节能控制 系统即是在这样的背 景下进行的 。其对冷冻和冷却水 系统实施 变频调速技术 ，可以根据 负荷 变化情况适
互连 ， 实现远程集 中监控。 温度压 力信号的 采集由传感器采 集出的模 拟量 信号 通过远 程 Ｉ ０站转换并通过 Ｐ ／ Ｒ０Ｆ Ｂ Ｉ ＵＳ发送到 Ｐ Ｃ。选用西门子的 Ｐ Ｃ及变频器系统＿ Ｌ Ｌ ６ Ｉ 。 性 ，而在大 多数时 间里 ，用户负荷是较低 的，这样就造成很大的能源浪费 。近年来 控制系统由主控制柜和从控制柜组 成 ，网
为 基 础 。设 许 了 Ｐ Ｏ ＩＵ Ｅ ＦＢ Ｓ协 议 的 变频 控 制 系 统 ，给 出 控 制 系统 的 硬 件 配 置 、 网 络 结 构 和
们对 中央空调 系统提 出新的要求就是舒适 节能 ，要求在能耗更低的情况下保持室 内 合 适 的温 度 、湿度 ，让 使 用者 感觉 最舒 适 。新 建的 中央空调 系统在按 照舒适节能 的 目标设 计，而越来越 多的使用多年的中 央空调控制 系统在进 行改造 以实现节能 、 舒 适 的 目的 【 。 ｌ Ｉ 传 统 的设 计 中 ，中央 空调 的制 冷机 组 、冷 冻循环水 系统 、冷 却循环水 系统 、 冷却塔风机系统、盘管风机系统等的容量
控 制系统的设 计
探究空调制冷系统的自动化控制与节能策略
探究空调制冷系统的自动化控制与节能策略摘要：空调制冷系统的自动化控制和节能策略研究，能进一步满足人们对于居住环境的温度和湿度舒适需求，同时达到节能减排的目的。
本文从空调制冷系统整体性自控节能设计出发，结合现阶段空调制冷自动化控制和节能策略的研究现状，详细阐述了基于满意度实现空调自动控制的方法，实验证明，这种方法不仅能实现空调自动控制更大程度上满足人体对居住环境的温度和湿度要求，还能切实做到节能减排。
关键词：空调；制冷系统；自动化控制；节能策略引言随着社会经济的发展，人们对建筑环境和居住环境的舒适度要求越来越高，空调需求直线上升，空调能耗也成为环境保护中尤其突出的问题。
对于空调制冷系统自动化控制和节能策略的研究，有其时代必然性，也有非常大的实践应用价值。
一、空调制冷系统整体性自控节能设计方法及注意事项（一）关于空调内部水循环的自动控制可以通过对冷冻水、冷却水、供回水压的研究，计算出外部环境所需要温度的相应数值，然后对总管中的冷却水和冷冻水供回水温进行控制，把握好水压和水循环的制冷能力，循序渐进提升水压和水循环的制冷能力；合理控制冷冻水水量，精准把握水量数值；根据外部环境及温度需要合理判断供回水压的设定值，将控水系统的压力控制在最佳；做好以上细节控制之后，旁通阀根据需要自动调节，实现有效控制；对空调制冷主机的电流按照一定百分比进行合理控制，保证冷却水和冷冻水正常循环起来，给制冷主机制造足够的温控能力；合理控制冷冻水和冷却水的出水温度，并做好预先设定。
（二）关于空调风机的自动控制风机电机的电压和频率的调整能够实现对空调系统的节能控制。
这其中要充分发挥变频器的作用。
变频器的优点是：启用和止用之间的平衡，无极调速；能对定频启动带来的轴承压力进行有效降低和缓解，由此达到提升设备使用寿命和保证设备性能的目的，同时，输出的各种特性正好能满足空调风机性能的各种要求；操作便捷，维护需求较少；可以根据风机的流量和转速之间的关系实现对空调风机的控制，强化各种变频性能，风机控制，电流、电压控制的组合重点研究，能进一步协调三者之间的关系。
变频控制技术在空调通风系统中的节能应用
自动化控制• Automatic Control108 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】变频控制技术 空调通风系统 应用探讨近几年来，随着我国现代交通行业的日益发达，地铁的建设规模越来越大，成为现代城市居民出行的首选交通工具，因此，地铁站就不可避免的会出现人口密度过大的问题。
为了有效实现地铁站内的良好通风，大多数地铁站都会采用空调通风系统来提高旅客的舒适感。
但不可否认，我国目前的空调通风系统中，仍存在一些不足之处，必须采取有效可行的方案不断对其进行优化，变频控制技术的应用就可以作为一种切实合理的思路。
1 变频控制技术概述变频控制技术作为一种新时代新兴的信息技术，具有辅助系统，节能减排、减少噪音、延长使用期限等功能，所以，这项技术将具有广阔的应用前景。
在空调通风系统中，变频控制技术的有效利用可以解决原有能耗过大、运行成本太高和设备容量过剩等问题，能够更加精准的完成控制与调节工作。
2 地铁站空调通风系统的结构及变风量控制情况一般来说，我国地铁车站的环控系统主要由小系统、大系统、空调水系统、隧道通风系统四个部分构成。
其中小系统与大系统是通风系统，而小系统则专职设备管理室的通风系统，大系统专指公共区域内的通风系统，水系统则为供源系统，是大系统和小系统冷源的来源地。
隧道通风系统则分为区间隧道通风系统及车站隧道通风系统。
一般来说，地铁乘客流量与城市上下班高峰的时间段是成正比例的，因此，客流量是系统风量控制的基本依据。
但是在实际操作过程中，由于车站负荷远远小于变风设备的容量，也就导致通风系统常常不在全负荷情况下运行，风机则按照固定的控制模式，容易造成变频控制技术在空调通风系统中的节能应用文/纪育光能源消耗。
地铁站空调通风系统的具体运行模式如图1所示。
3 空调通风系统中变频控制技术的节能应用3.1 变风量控制通过利用变频控制技术可以实现空调通风系统的节能运行，主要来说有三种方式分别是：大系统与排热风机均变频，排热风机变频，组合式空调器与水泵、排热风机变频。
中央空调节能控制策略与变频节能实例研究
中央空调节能控制策略与变频节能实例研究摘要：随着经济的发展，能源紧张问题也日益突出。
中央空调在写字楼、酒店、医院等处被广泛使用，所以降低空调能耗是一个值得研究和探索的问题。
本文阐述了造成中央空调能耗的因素分析，进而论述了中央空调系统的变频节能措施，包括变频调速节能原理、变频具体方案以及投资回收的简略估算。
关键词：中央空调；节能控制中图分类号：tb657.2 文献标识码：a 文章编号：1001-828x（2012）05-0-01一、引言当前的能源问题困扰着大部分国家，而随着经济的发展，能源紧张问题也日益突出。
中央空调作为耗能大户，在能源消耗中占有很大的比重。
在不影响室内人群舒适度的前提下，尽可能的降低中央空调的能耗水平，是一个值得关注的问题。
中央空调在写字楼、酒店、医院等处被广泛使用，由于使用方式不够科学以及早期的空调技术限制，普遍存在着能源浪费现象，举例来讲，水循环系统、冷却塔风机系统的容量制定依据都选取了所在建筑物的最大负荷作为基准，在没有开启负荷自控装置的建筑中，负荷虽然时时变化，而中央空调电机却总是在固定频率工作，因此造成耗能增多。
二、造成中央空调能耗的因素分析首先是空调维护人员不具备充足的专业知识，尤其是对于一些空调的核心技术理论一无所知。
如制冷空调理论以及热力学知识等，有些楼宇、公司出于成本的考虑，没有聘用相关暖通空调专业的维护人员。
所以操作工难以了解空调的节能手段，更谈不上具体实施了。
此外，风机与水泵的能耗在中央空调中所占比例是很大的，通常在30%左右，而对其节能降耗却鲜有人重视。
另外，在一些季节过渡的时间里，室外空气也可起到良好的温度调节作用，此时假如仍然按照夏季空调的使用方案来执行，显然就浪费了能源。
如果能够根据室外的温度及时进行调节，并采取在空调加装回风系统等措施，就能节约一部分能源。
另外，一些楼宇的空调冷却塔质量也对其节能造成比较大的影响，过低的安装质量无法充分发挥冷却塔的设计容量，造成冷却塔冷却能力偏低，冷却水温温度偏高，从而影响机组制冷系数，增加了能耗。
变频空调制冷系统的节能控制方法与优化
变频空调制冷系统的节能控制方法与优化随着人们对舒适生活的需求不断提高，空调作为一种常用的家用电器，已经成为现代生活中不可或缺的存在。
然而，空调的长时间运行不仅增加了能源消耗，还对环境造成了一定的压力。
因此，如何通过节能控制方法和优化来提高变频空调制冷系统的能效，成为了当前研究的热点之一。
一、变频技术在空调制冷系统中的应用变频技术是一种通过改变电机运行频率来调整制冷系统的制冷能力的方法。
相比传统的定频空调系统，变频空调系统具有更高的能效和更好的精度控制。
变频空调制冷系统采用变频压缩机，在工作时可根据室内空调需求自动调整制冷能力，从而实现能耗的有效控制。
此外，变频系统还可以根据当前环境温度和湿度等条件，通过多个传感器实时监测并精确调节空调运行状态，提供更人性化的舒适环境。
二、变频空调制冷系统的节能控制方法1. 温度自动调节: 变频空调系统可以通过调整设定温度来实现节能控制。
在制冷模式下，将室内温度设置在舒适的范围内，避免过度制冷。
在制热模式下，将室内温度设定在适当的温度区间内，避免过度加热。
通过合理调整温度设定，可以减少能源的浪费。
2. 定时控制功能: 变频空调系统的定时控制功能可以根据实际需要设定每日或每周的开关机时间。
例如，在白天人员不在家时可以将空调关闭，只在晚上回家时开启。
通过合理设置定时开关机功能，可以避免空调在无人使用时长时间运转，从而节约能源。
3. 精确控制模式选择: 变频空调系统通常提供多种工作模式选择，如自动模式、睡眠模式、快速冷热模式等。
合理选择相应的工作模式，根据实际需要调整制冷或制热能力，可以满足不同用户的需求，并降低能源的消耗。
4. 高效过滤系统: 在变频空调制冷系统中，采用高效过滤系统可有效去除空气中的粉尘、花粉、细菌等有害物质，保持室内空气的清洁与舒适。
这不仅可以改善室内环境质量，减少空调维护所带来的能量损失，还可以延长空调系统的使用寿命。
三、变频空调制冷系统的优化方法1. 系统排水清洁: 变频空调制冷系统的排水管路应定期清洁，以确保排水通畅。
中央空调循环水泵变频控制与节能研究
中央空调循环水泵变频控制与节能研究摘要：变频控制技术作为自动化与其他产业融合的核心技术，带来一场现代科技应用于建筑节能领域的新革命。
通过变频控制，能使空调系统运行中的能源消耗与实际需求保持动态平衡，从而在稳定发挥空调功能的同时，避免能源资源的过度浪费。
基于此，本文分析了变频控制节能技术在中央空调循环水泵中应用的原理及意义，并提出了相应的设计建议。
关键词：变频技术；中央空调；节能控制引言：根据资料统计显示，我国大型公共建筑单位面积能耗约180kWh/(m2·年)，中央空调系统耗电占到了建筑总耗电的 40%-60%。
要降低大型公建的能耗，空调系统作为建筑的“用能大户”，其节能减排十分重要。
由此一来，基于变频技术的空调节能新思路应运而生，并越来越广泛地应用于中央空调循环水泵系统的设计实践中。
一、中央空调循环水泵变频节能的相关概述（一）中央空调循环水泵变频节能的基本原理受技术条件、生产条件、设计理念等多方面因素的限制，传统时期运行状态中电气设备的交流电使用频率都是相对固定的。
这样一来，电气设备的实际用电情况很难随应用场景变化而变化，进而很容易引发电能资源的浪费问题，且不利于设备使用寿命与使用安全的有效保障。
随着社会经济、科技、工业等领域的不断发展，人们逐渐意识到了控制电气设备用电方式的可行性与价值性，进而研究开发出了相应的变频技术、自动化技术。
简单来讲，变频技术的原理就是一种以交流电为作用对象，以多种频率交流电为输出对象的转换技术。
在此过程当中，电能资源的基本属性并不发生改变，只有频率随着变频器或变频系统的控制调节而变化。
在中央空调循环水泵这一具体电气设备的应用视域下，变频技术主要用于实现水泵转速的调节控制，从而进一步控制冷却水的流量，避免水资源的过度浪费。
除此之外，变频技术还可用于控制循环水泵中的冷却水温度参数，从而避免中央空调的运行热负荷超出允许范围，在降低空调能耗、确保做功稳定的同时，有效延长循环水泵乃至空调整体的使用寿命。
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节能空调变频控制系统的研究
【摘要】空调电能的消耗非常大，利用变频器控制系统，自动调节水泵的输出流量，达到节能目的提供了可靠的技术条件，能够有效的节省电能的消耗，这样可以取得经济和社会效益的最大化。
【关键词】节能空调变频控制
1 前言
空调系统随着人们生活水平的提高，但是空调电能的消耗非常大，约占建筑物总电能消耗的50%。
，实际上空调系统满负载时间很短，几乎绝大部分时间负载都在70%以下运行。
空调系统中冷冻主机的负荷却不能自动调节负载，造成了电能的无端浪费。
随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，达到节能目的提供了可靠的技术条件。
2 节能空调中变频控制系统
变频控制系统通过变频器、PLC、数模转换模块、温度模块和温度传感器等构成温差闭环自动控制，根据负载轻重自动调整冷冻主机中水泵的运行频率实现高效节能方法。
2.1 中央空调系统简介
空调系统的工作过程是一个不断进行能量转换以及热交换的过程。
其理想运行状态是：在冷冻水循环系统中，在冷冻泵的作用下冷冻水流经冷冻主机，在蒸发器进行热交换，被吸热降温后（7℃）被送到终端盘管风机或空调风机，经表冷器吸收空调室内空气的热量升温后（12℃），再由冷冻泵送到主机蒸发器形成闭合循环。
在冷却水循环系统中，在冷却泵的作用下冷却水流经冷冻机，在冷凝器吸热升温后（37℃）被送到冷却塔，经风扇散热后（32℃）再由冷却泵送到主机，形成循环。
在中央空调系统设计中，冷冻泵、冷却泵的装机容量是取系统最大负荷再增加10%—20%余量作为设计安全系数。
据统计，在传统的中央空调系统中，冷冻水、冷却水循环用电约占系统用电的12%—24%，而在冷冻主机低负荷运行时，冷却水、冷冻水循环用电就达30%—40%。
2.2 变频控制系统的原理
2.2.1 变频器的控制方式
变频器控制系统根据冷冻水泵和冷却水泵负载变化随之调整水泵电机的转速，在满足中央空调系统正常工作的情况下使冷冻水泵和冷却水泵作出相应调节，以达到节能目的。
水泵电机转速下降，电机从电网吸收的电能就会大大减少。
其减少的功耗△P=P0〔1-（N1/N0）3〕（1）式
减少的流量△Q=Q0〔1-（N1/N0）〕（2）式
其中N1为改变后的转速，N0为电机原来的转速，P0为原电机转速下的电机消耗功率，Q0为原电机转速下所产生的水泵流量。
由上式可以看出流量的减少与转速减少的一次方成正比，但功耗的减少却与转速减少的三次方成正比。
如：假设原流量为100个单位，耗能也为100个单位，如果转速降低10个单位，由（2）式△Q=Q0〔1-（N1/N0）〕=100*〔1-（90/100）〕=10可得出流量改变了10个单位，但功耗由（1）式△P=P0[1-（N1/N0）3]=100*〔1-（90/100）3〕=27.1可以得出，功率将减少27.1个单位，即比原来减少27.1%。
一般冷冻水设计温差为5～7℃，冷却水的设计温差为4～5℃，在系统流量固定的情况下，全年绝大部分运行时间温差仅为1.0～3℃，即在低温差、大流量情况下工作，从而增加了管路系统的能量损失，浪费了水泵运行的输送能量。
我们知道，冷冻水、冷却水带走的热量=比热（r）×流量（Q）×温差（△T），而传输的介质是水，其比热（r）是不变的。
这样，我们可以适当提高温差（△T），降低流量（Q），也即降低转速，使其乘积不变，使冷冻水、冷却水带走的热量相同，即可达到节能的目的。
当流量稍有下降时，泵的功率便急剧下降，节能效果非常显著。
例如：22KW 的电机，当流量下降为80%时，功率下降为51.2KW，相应可节省48.8KW的功率。
因此，随热负荷而改变水量的变流量空调水系统显示了巨大的优越性，因而得到越来越广泛的应用。
采用变频器调节泵的转速，可以方便地调节水的流量，根据负荷变化的反馈信号经PID调节与变频器组成闭环控制系统，使泵的转速随负荷变化，这样就可以实现节能，其节能率通常都在30%以上。
2.2.2 冷冻（媒）水泵系统的闭环控制
（1）制冷模式下冷冻水泵系统的闭环控制。
在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁定，变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减。
（2）制热模式下冷冻水泵系统的闭环控制。
在中中央空调中热泵运行（即制热）时冷冻水泵系统的控制方案。
同制冷模式控制方案一样，在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，将其
设定为下限频率并锁定，变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减。
（3）冷却水系统的闭环控制。
冷却水系统的闭环控制中先确定一个冷却泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁定，变频冷却水泵的频率是取冷却管进、出水温度差和出水温度信号来调节，当进、出水温差大于设定值时，频率无极上调，当进、出水温差小于设定值时，频率无极下调，同时当冷却水出水温度高于设定值时，频率优先无极上调，当冷却水出水温度低于设定值时，按温差变化来调节频率。
3 结语
通过对变频器控制系统在空调的应用分析，可以看出，变频器是一种理想的能量调节手段，能够有效的节省电能的消耗，这样可以取得经济和社会效益的最大化。
参考文献：
[1]张燕宾SPWM变频调速应用技术[M].北京：机械工业出版社，2002.96-104.
[2]伍光辉，吴克启.变频空调系统的理论分析及实验研究[J].制冷，2002，21（3）：13-17.。