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智能建筑空调系统中变频技术的节能作用 王健王亚慧 北京建筑工程学院暖燃重点实验室 摘要：针对空调系统的节能改造，介绍了变频技术的基本原理及其应用。对中央空调系统采用变频 技术进行了可行性分析，制定了冷冻水系统、冷却水系统及冷却塔散热风扇的变频改造方案。通过 改造应用实例，证明了变频技术的实用性。 关键词：建筑节能智能控制 变频可行性分析 1引言 建筑是人类活动的基本场所，同时也是消耗大量能源、资源的重要项目。众多的大厦、居住小 区等建筑的节能，在国外已得到普遍重视。我国作为世界第三大能源生产国，第二大能源消费国， 也在不断关注着建筑节能的问题。目前，我国的房屋建设规模居世界第一，据了解，我国建筑能耗 惊人，建造和使用建筑直接、间接消耗的能源占到全社会总能耗的46．7％【l】。随着城市化进程的加 快，我国城市建设达到空前巨大的规模，如果这些新建楼宇不按照节能标准建造，必将造成更大的 浪费。因而，“绿色建筑”、智能建筑应运而生。 2004年8月份由建设部发布的《全国绿色建筑创新奖管理办法》规定：绿色建筑是指为人们提 供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空问，同时实现高效率地利用资源(节能、节地、节水、 节材)、最低限度地影响环境的建筑物。绿色建筑是实现“以人为本”、“人．建筑一自然”三者和谐统 一的重要途径，也是我国实施可持续发展战略的重要组成部分。智能建筑是利用信息化、网络、控 制等技术，实现居住的更加安全、健康、舒适，最大限度地降低资源的消耗，降低对环境的影响。 因此关于智能建筑与绿色建筑的关系，我们可以认为，智能建筑是绿色建筑重要的实现手段和方法。 以智能化推进绿色建筑节约能源、降低资源消耗和浪费，减少污染，是智能建筑发展的方向和目的， 也是全面实现绿色建筑的必由之路。在信息与网络时代迅速发展的智能化技术为绿色建筑的发展奠 定了基础。绿色建筑强调的是结果，智能建筑强调的是手段。 2005年3月份，在北京举行的“首届国际智能与绿色建筑技术研讨会暨技术与产品展览会”上， 已有明确的消息称，我国将以建筑节能为突破口，通过全面推广智能与绿色建筑，争取到2020年， 大部分既有建筑实现节能改造，新建建筑完全实现建筑节能65％的总目标。实现建筑建造和使用过 程中节水率在现有基础上提高30％以上：新建建筑对不可再生资源的总消耗比现在下降30％以上。 扩建和改建公共建筑的节能设计，制定并要求强制执行更加严格的节能、节材、节水标准；通过改 善建筑维护结构保温、隔热性能，提高供暖、通风、空调设备、系统的能效比，采取增进照明设备 效率等措施，在保证相同的室内热环境舒适参数条件下，与80年代初设计建成的公共建筑相比，建 筑物全年供暖、通风、空调和照明的总能耗有望减少50％。 按照国际通行分类方法，建筑能耗是指包括居住建筑和公共建筑以及服务业使用过程中的能耗， 主要包括采暖、空调、通风、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗。在国际上， 建筑能耗与工业、农业、交通运输能耗并列，属民生能耗，一般占全国总能耗的30％～40％，量大 面广，牵涉到国家全局。在这其中，暖通空调系统消耗能量最大， 占建筑物中总电力用电的50％左右，有些建筑物的空调能耗量甚至更高。这充分说明了空调节能的 必要性，也从另一方面说明目前我国空调节能有很大潜力可挖。出于空调系统节能的需要，为其寻 找一种节能效果明显，性能稳定可靠的控制系统成为了当务之急。在空调系统中，风机和水泵是重 要的部件，所以对这类电机拖动系统采用变频调速技术自然是一种不错的选择。 2变频技术在空调系统中的应用原理 ‘n， 变频就是改变交流电源的频率。从异步电动机的转速公式n=uJ1(1一J)(1)看，异步电动机 p 181 的调速有三种途径。异步电动机变频调速时，其转差率S变化很小，转差功率基本不变，在异步电 动机的各种调速系统中(变极调速构不成无级调速，不计在内)它的效率最高，同时性能也最好， 是交流调速系统的主流。变频装置工作时，随着输出频率的变化，输出电压也要配合改变，因此， 变频调速系统常更全面地被称为变压变频(VVVF)调速系统。变频技术的核心是它的变频器。变 频器是上世纪80年代问世的一种高