变频控制技术在空调通风系统中的节能应用

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张军虹

河北北华建筑设计有限公司 河北省石家庄市 050000

摘要

近年来,随着人们生活水平和质量的提高,空调的使用越来越普遍。在追求通风空调系统的稳定性和安全性的同时,更加注重其经济性和节能性。科技的进步促使各种先进的节能控制方法应运而生。本文首先简要介绍了通风空调系统的节能方法和原理,然后从调节负荷变化、提高运行效率和改善运行条件三个方面分析了节能技术在通风空调系统中的应用。


关键词

变频控制技术;空调通风;节能降耗

正文


引言:

城市化的快速发展面临着现代建筑体量大、采暖装置多、环保要求高等特点,其中通风空调系统是耗能大户,节能潜力巨大。通风系统可以保持建筑内外空气流通新鲜,但在使用过程中会造成很大的容量损失。只有采用有效的节能技术,才能有效解决空调效率低、成本高的问题。空调系统的节能设计仍然是当今时代不可或缺的重要行业。通风系统的节能设计可以大大缓解能源供应的压力,保证人们的正常生活和相关企业的日常建设。但是在这个时代,空调通风系统的节能设计工程压力很大。一旦处理不当,空调通风系统节能设计项目可能面临巨大的政策危机。因此,应开展基于变频控制技术的空调通风系统节能设计,以保证此类项目的顺利进行。

1通风空调系统中节能技术概况

1.1通风空调系统中节能技术方式

空调系统的节能途径主要表现在热能回收和循环利用、提高保温性和降低损耗、推广和利用可再生能源等方面。比如空调系统的能耗会产生大量的废热,只有通过排风设计回收能耗产生的热量,才能实现能源利用率的最大化。节能技术最大的优势在于对失去的冷热资源进行回收利用,从而节能降耗。例如,建筑的构造在通风空调系统的节能模式中也起着重要的作用。空调的主要作用是减少温度传导,以提供建筑物内外的温差。如果建筑本身结构构造良好,会大大增加自身的保温隔热功能,使通风空调系统覆盖的面积达到温度平衡的效果,从而大大降低室内空调耗电量和系统消耗。另外,空调本身的运行过程就是实现不同能量之间的转换。如果使用传统化石能源,不仅消耗资源,还会破坏环境。因此,使用清洁能源和可再生能源是目前通风空调系统节能的重要手段之一,如太阳能、地源热泵等都是非常有效的节能降耗措施。

1.2通风空调系统节能技术原理

在通风方面,节能目标主要是通过提高系统自动化程度,整体协调设备运行,优化控制策略来实现的。比如目前广泛使用的变频系统,不仅可以有效控制室内环境空气质量,还可以大大降低通风系统的能耗。现在人们对生活品质、室内环境、气温、环保的要求越来越高。变频系统主要是根据室内负荷值的变化来调节送风量以保持室内恒温,利用变频器和控制技术来控制风机的运行速度,同时还具有通风、排烟和空调的功能。一方面可以通过提高风机转速快速排出室内烟雾,同时还可以利用最大送风温差降低能耗,可谓通风环保节能降耗,在通风空调节能技术中有很大的应用。

2通风空调系统的组成及功能

2.1通风空调系统的组成

通风空调系统包括建筑通风系统空调系统。该系统包括公共场所的空调和通风设备。主要由空调新风机、组合式空调和各种风阀组成。通风系统包括平时通风和消防通风,消防通风又包括防烟系统和排烟系统通风,通风系统的主要设备由柜式风机、轴流风机、斜(混)流风机、风阀及软接等组成。

2.2功能

通风空调系统的作用就是在系统正常运行的时候,给人创造一个良好的环境。顶置空调系统利用通风管道将冷空气送到建筑物顶部,再通过屋顶的出风口送到室内。冷空气会中和室内的一部分热量,然后通过房间顶部的风管,再从风口排出一部分热空气。针对通风系统,发生重大火灾时,采取科学的烟措施,保证被困人员获得足够的新鲜空气,并形成一定的迎风风速,保证人员安全疏散。

3变频控制技术在空调通风系统中的应用分析

3.1提升通风系统的性能

变频技术的一个重要应用方向是提高通风系统的性能。提高通风系统性能的主要措施是利用变频控制技术感知室外温度和通风系统的运行情况,智能决定是否需要提高通风系统的运行能耗,从而有效提高通风系统的性能。有效地提高性能也意味着提高通风系统的节能性。通风系统的节能设计原则其实很简单,就是要想方设法的减少资源的消耗量,从而达到节能的目的。但要将其应用于实际生活却并非易事。在当前,这一原理的运用还有待于进一步的探讨。如果不能及时改变变频技术的观念,我国许多地方都将面临能源消耗巨大、生活质量低下的问题。因此,对我们而言,通风系统的设计很有实际意义。如果我们在空调系统中使用了很多的能量,就很难实现可持续发展的策略。

3.2改善智能通风设备

变频器的核心部分是传感器和单片机。利用单片机对外部环境和通风状况进行检测,并对其进行分析和判断。我们希望通过这两种设备来提高通风设备的智能化程度,使其达到变频调速的智能化。当前的主要技术方案是通过变频调速系统对空调进行智能化的采集,实现对空调的智能化决策,从而实现对通风系统的调控。当然,在空调的设计中,除了要将我们所需的智能技术融入到设计中,还要确保其在安装完成后能够长时间的安全运行。由于我国现行的动态变频技术并不十分成熟,因此制定了相应的政策。未来,相关部门将对其结构设计进行严格审查,以确保其科学合理的结构设计,降低投资成本,确保其智能化。这样才能从根本上解决问题,确保项目的顺利进行。

3.3通风系统能量消耗的控制

同时,变频调速技术对空调节能的控制也具有一定的应用价值。在常规的空调通风系统中,能源消耗是不变的。如此一来,在改善了室内的通风条件后,在不需要高效率的情况下,在全负荷运转时,会产生大量的能耗。变频技术采用信息采集与智能控制相结合的方式,对空调节能进行了有效的控制。智能排风系统能够确保通风系统的总能量消耗不大,从而减少总的总能量消耗。空调通风系统作为一种新型的建筑结构,其节能效果得到了广泛的认同,并得到了迅速的发展。一个重要的原因是,与传统的方法相比,这种方法具有许多优势。在传统的空调通风系统的节能设计与管理中,数据的收集与处理是两个相对独立的环节。如果有什么问题的话,我们整个管理过程都会遭受损失,对于控制通风系统的能耗来说是个坏消息。

如果要把两个独立的流程连接起来,需要一些专业的技术和大量的资金。但是,如果我们使用变频控制技术,我们可以很容易地将这两个过程作为一个整体来规划,所以我们可以节省大量的金钱,人力和物力。此外,现代空调通风系统节能设计决定了整个节能设计是分区域规划的,变频控制技术可以从智能控制层面匹配现代空调通风系统节能设计的特点,为节能设计提供良好的指导,从而有效控制通风系统的能耗。正因如此,变频控制技术才能在当今时代受到青睐。

4通风空调系统中节能技术应用

4.1负荷变化调控,实现节能运行

变频技术的主要作用是调节发电机转速,从而完全控制整个系统的供风量。其中,技术人员需要根据送风量将整个冷水量、送风量和排风量相互匹配,从而进一步控制空调通风系统,实现室内温度的有效调节。比如在空调通风系统的水系统流量控制中,使用变频器控制水流量可以大大避免能量损失,不仅节约水资源,还可以大大减少污染排放。特别是冷冻水泵的节能控制技术,对避免空调系统间的相互影响起着关键作用。

4.2提高运营效率,降低运营成本

变频节能控制技术在建筑的制冷、通风和空调系统中也起着重要的作用。由于空调运行会消耗大量的电力,变频控制技术可以大大提高通风系统的运行效率,大大降低通风空调系统的能耗和运行成本。变频控制技术可以在不影响通风空调系统风机效率的情况下,有效控制风量、运行速度等。在这个过程中,大大降低了通风系统对总电网的冲击频率和程度,不仅起到了合理控制风量、节约能源的作用,而且大大延长了变风量系统的使用寿命。例如,在空调制热模式的冷冻水泵系统闭环控制系统中,如果冷冻水回水温度过高,频率就会过低而无法提高。目前市场上常见的智能变频器采用的控制技术,不仅可以利用温度传感器检测回水温度,还可以通过合理设置参数,将温度控制在合理的范围内,不仅大大提高了空调的运行效率,还有效降低了运行成本。

4.3改善操作条件,降低能耗

节能控制技术对改善通风空调设备的运行状况具有重要作用。比如将变频控制技术应用到设备运行时发出的噪音分贝、空调通风系统的整体性能、后期维护管理等诸多方面,会更加方便。目前,节能技术在中国空调市场的应用已较为普遍,节能优化改造仍蕴含着巨大的探索空间和节能潜力。比如空调的冷却水系统和冷冻水系统就分为左右两部分。水泵系统采用闭环控制改造,对提高节能效果非常有效。此外,定时控制、主机联动、主机群控、智能控制柜等自动控制模式的应用也大大优化了通风空调的运行控制。自动化、智能化的先进控制模式结合变频技能控制技术,在改善空调运行条件、降低能耗方面发挥了重要作用,使通风空调系统更加节能、经济。

4.4借鉴成熟的设计机制

为了能够完成更好的变频控制空调设计,我们需要从多个方面进行努力,既需要熟悉空调设计的基础知识,还需要对设计技巧深入理解,因此,借鉴成熟的设计机制也是应当考虑的。具体来讲,可以借鉴其他电器的变频控制策略与设计机制,为空调通风系统的设计提供更多的思路。比如,很多家用电器,比如电饭锅,电饼铛等,都有变频控制的策略。拿电饼铛来讲,现在的电饼铛都配备有温感设备,电饼铛内部的温度达到某一个临界值之后,温感设备就会对中央处理器发出信号,使其调整功率,减小能耗。这种思想可以被空调变频控制所参考。当然,空调变频控制系统的设计还需要人才的供应,必须要加强对相关专业人员的培训。有了这些优秀的人才,这个行业就会越来越大,越来越多的人能够从先进的建筑结构设计中受益。而这一批优秀的设计师,将会对整个空调的设计环境进行更大的净化,从而提高整个行业的技术水平。只要能够将这种设计思路传递出去,在未来的空调系统设计中,设计师们就会自觉的去寻找高效的空调,从而促进国内的空调系统的高效发展。

4.5保持室内合适的湿度

当蒸发器上的温度比凝露温度低时,蒸发器就会吸收空气中的水份,形成露珠,降低了室内的湿度,使人感到口干舌燥。在对压缩机、室内外风机进行变转速调节的同时,要适当调节和调节电子膨胀阀的开度,以保证蒸汽压力的适中,从而达到对露点的控制。一般来讲,高蒸汽压和高蒸发能有效地阻止空气中的过量结露,从而减少室内的相对湿度。湿度控制步骤:当室内温度接近预设值时,可将压缩机的转速调低,室内外风机转速均调至极低,并调整电子膨胀阀的开度,使蒸发器的温度维持在较高的水平,同时减少冷凝,避免空气中的湿气被蒸发,达到节能的目的,同时也能保证室内的相对湿度,提高室内的舒适性。

4.6完善动态变频技术

评价一个行业的发展前景,发展空间是一个重要的评判因素。其实空调通风系统之前的结构设计技术已经没有太大的提升空间了。动态变频技术可以帮助空调通风系统结构设计行业在整体层面上获得更大的发展空间。究其原因,在于动态变频技术与信息技术的紧密结合。动态变频技术有一个突出的优势,就是非常方便他们获取实时的环境温度,从而根据情况的变化调整空调工作的具体模式。在其他领域,尤其是计算机和自动化领域,当有技术突破时,空调通风系统的结构设计可以很快将这些更好的东西运用到设计中,从而获得更好的设计效果。如果没有什么大的问题,动态变频技术的这种优势会继续保持下去。只要空调通风系统的结构设计技术保持其优势,我们就有理由加强动态变频技术的开发,以保证空调通风系统的顺利设计和生产。

4.7减少室内及室外的噪音

在空调器运行期间,如果室内的风扇突然停止或启动,那么,室内的噪声或静谧的环境就会发生变化,因为人类对声音的敏感程度很高,如果有人在睡觉的时候,很有可能会被周围的声音吵醒,这就造成了很大的麻烦。为了达到超音速或静音的速度,BLDC型风机可以在室内使用。另外,该变频器还应能准确地采集室内温度,计算室内温度的变化率和温度的变化趋势,并对压缩机的工作目标频率进行实时调节。同时,对控制器的变频调速范围也有较大的要求,尤其是对压缩机的低速运转进行控制,以保证稳定供应所需要的制冷(热量),保持室内的恒温。一些空调厂家虽然宣传"1 Hz变频",但却是保证室内恒温稳定的技术基础,虽然有些夸大。

4.8减少人体受风

因为空调送出的冷气很冷,吹到人身上会使人感到不适,容易着凉,所以必须要有"防冷风"的作用。所以,现在针对制冷变频空调,采用了仿风管式,其出风口与顶棚紧密相连,采用多台电机传动技术,实现风向和风门的控制。另外,将人体感应与定位技术应用于挂壁机,也是一种可行的方法。采用红外人体感应器进行步进电机的位置与控制,以避免风门、风向的方向对着人体,从而解决了人体会被风吹到的问题。

结束语:

总而言之,随着人们对生活品质和环境质量要求的不断提高,通风空调系统需要以节能降耗水平为基础,通过采用清洁能源和可再生能源,借助大数据、云计算、节能控制技术等先进技术,实现综合能效最低的控制目标。在保证通风空调系统基本提供适宜的采暖制冷功能的基础上,进一步做到节能、经济、安全,为人民生活水平的提高带来能源安全、节能降耗的积极作用。

参考文献:

[1]纪育光.变频控制技术在空调通风系统中的节能应用[J].电子技术与软件工程,2019(03)108.

[2]梁宇.浅析变频控制技术在空调通风系统中的节能应用[J].现代物业(中旬刊)2019(01)66.


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