探索“定频风机变风量控制”原理

    众所周知风管机具有许多优点，特别是它的能效比高，而对于采用相同功率压缩机的风管式空调机组和冷水机组，风管机提供的冷量是冷水机组的1.2倍。因此，在机组供冷能力相同的情况下，风管式空调机组要比冷水机组节能15%-20%，又能方便地引入新风，在一定程度上解决了室内新风的需求，室内的空气品质能得到较大的改善。保证室内气流场及温度场分布均匀。真正让人感到舒适的享受。其次风管式空调系统在送、回风管道系统中无滴水之灾，系统结构比较简单，维护保养方便，造价也低于多联机和水管机。但为什么风管式空调机组的市场占有率只有34%呢？

    因为它最大的缺点是：

    1.1 空调系统中的一开全开方式，对各个空调单元的温度难以独立控制；

    1.2 空调系统中的送、回风管占用建筑物（室内）的空间较大，对建筑物（室内）层高有一定的要求。

    对于风管式空调系统中的送、回风管占用建筑（室内）物的空间较大，对建筑物（室内）层高有一定的要求这一点来讲，可以通过工程师的精心、巧妙的设计，同时与装璜设计相配合可以得到理想的效果。有许多工程实例都能说明可以克服，可以解决。

    但对于风管式空调系统中的一开全开方式，要在我国推广还有一定的难度，它不象多联机那样每个空调单元可独立控制，所以在一定程度上多联机容易被人们接受，比风管机容易推广。

    在近几年中也有许多同行，在这一领域中采用多种方法来改变风管机一开全开的方式，但效果不理想，反而在日常使用中增加了许多不必要的维修工作量。

    目前大家看到的一种是；将双层百叶送风口改制成温控（或手控）电动百叶送风口。这种方法虽然能将空调单元的温度得到独立控制，但存在许多问题。

    问题一：首先从温控（或手控）电动百叶送风口的制造结构来讲，从目前已知的信息，在上海或者全国还没有一家正规的生产厂家来制造电动百叶送风口，所以在市场上见到的电动百叶送风口的百叶片的连接件，不是用冲压方法制造的，而采用镀锌白铁皮手工剪制而成，活动百叶连接件中的圆肖，不是用车床加工的圆肖，而用螺栓螺母来替代圆肖。可想而知从机械运动结构件来讲、用这种方法装配的机械式运动构件如何能保证温控（或手控）电动百叶送风口的使用质量。据调查凡采用这种结构的温控（或手控）电动百叶送风口时常发生故障要修理根本就修不好，再换一个新的同样如此，直到最后干脆把电动部分拆掉。给用户带来了不必要的损失。（目前市场上用ABS塑料做的电动风口它的质量比较好，因为它的风叶摆动靠塑料齿轮转动）。

    问题二：从室内机风机送出的定压、定风量来讲，如果要关闭几个空调单元的电动送风口，室内机风机送出的定压、定风量没有变化。如果关闭多只温控（或手控）电动百叶送风口时，会引起空调机停机的故障。

    问题三：关闭了电动百叶风口，因密封不好，在百叶风口处会引发啸叫声，增加噪声影响使用。

    问题四：如果只使用二、三只温控（或手控）电动百叶送风口单独控制空调单元对空调室内、外机来讲没有得到有效的控制。空调机组开、关，不受温控（或手控）电动百叶送风口控制。

    另一种方法比上述方法有改善，新增设一块电脑板，在进送风口前的风管上，装一只管道温度控制风阀来控制空调单元的温度。当增设的温度控制风阀全部关闭后，空调室内、外机能停止运转。采用这种控制关闭管道风阀的方法比前一种得到改善，空调机组能得到一些控制。但室内机中定频式离心风机转速没有变，所以送出的定压，定风量还是没有变化。新增一块电脑板它的控制系统很复杂，造价也很高，很少被接受推广使用。  二、实现定频风机变风量控制

    风管机一开全开的方式，我们只要改变定频风机的转速，就能实现变风量控制，这样空调单元温度能独立控制，从而解决风管机一开全开的方式。

    大家都知道台扇、落地扇、吊扇都是用交流220V电压的定频风机。台扇、落地扇、吊扇风开大、开小只要旋转变换那个控制变压器的档位，台扇、落地扇、吊扇转速就可以大也可小，随之吹的风也可大可小随意可调。这个控制变压器就是一只带抽头的电抗器，改变它电感容量大小就可以改变台扇、落地扇、吊扇转速大小随之风的大小也改变了。利用这个原理同样可以使空调室内机中的定频风机得到变风量控制。从理论上讲完全可以实现定频风机的变风量控制。如果改变风管机一开全开的方式，就能实现空调单元的温度得到独立控制。

    三、改变风管机的控制方法实现空调单元独立控制

    现举例说明：有一台美国原装进口Googman固特曼17kW（超5冷吨）热泵风管机。

    技术参数是：室内机风机是用单相交流220伏离心式定频风机。功率：515W，机外静压空气流量低速档送出风量从2530m3/h-3210m3/h。高速档送出风量从3130m3/h-3670m3/h。制冷量17kW。

    有一套复式公寓二室三厅（客厅、餐厅、二层客厅）二卫一厨中如果安装Googman固特曼17kW热泵风管机。用电抗器、温控管道风阀、相结合的办法，来实现定频风机的变风量控制，改变定频风管机一开全开的方式，来实现空调区域的温度可以独立控制。从而又能达到节约能源的目的。

    详见下表-1和图1一层空调安装平面图、图2二层空调安装平面图、图3电原理图-1、图4电原理图-2、图5电原理图-3。 

    表-1 列出该复式公寓如要安装一套一拖一热泵风管机各空调单元的冷量配置、风量要求、空调单元所用温控风阀的编号和选用空调机型号。

一层空调安装平面图

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二层空调安装平面图图3 电原理图-1中M是空调室内机中的定频式离心风机。Q1、Q2、Q3、Q4、Q5分别是五只电抗器。对应接在五只24伏交流接触器的常闭触点J1-1、J2-2、J3-3、J4-4、J5-5。

电原理图-1

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    图4 电原理图-2中J1、J2、J3、J4、J5分别是五只24伏交流接触器。温控风阀K-1、温控温控风阀K-2、温控风阀K-3、温控风阀K-4、温控风阀K-5分别是五只管道风阀的信号开关。

电原理图-2图5 电原理图-3中原空调机组中用的24伏交流变压器和主温度控制器。J1-2、J2-2、J3-2、J4-2、J5-2分别是五只24V交流接触器中另一组常闭触点。

电原理图-3

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    工作原理如下：因为图3电原理图-1中电抗器是接在常闭触点上，所以电抗器被短路无作用。然后将它们串联接在室内机定频式离心式风机交流220V线路上。五只电抗器和五只24V交流接触器对应五只温控风阀见图4电原理图-2。开启空调机时，各空调单元正常使用。当厨房间不用或达到设定温度时温控风阀2关闭，见图4电原理图-2。在此同时温控风阀K-2开关导通，使24V交流接触器线包得电导通吸合，将其常开触点导通，常闭触点断开见图3电原理图-1。此时并联在24V交流接触器J2常闭触点上的电抗器断开，常开触点变成串接在室内机定频离心式风机交流220V线路上，起到电抗器应有作用。此时由于串接在定频离心式风机上的电抗器作用，定频风机会降低一些转速，总风量也随之减少些。由于定频离心式风机降低了转速使送出的总风量也减小，但蒸发器送出冷量不变，这样就加快达到其它空调单元所设定的温度，起到节约用电量的作用。 

    同样原理当卧室、客厅、主卧室、二层客厅不用或达到设定温度时，分别对应四只温控风阀1、温控风阀3、温控风阀4、温控风阀5关闭，对应的风阀K-1、风阀K-3、风阀K-4、风阀K-5的开关导通，使J1、J3、J4、J5的24V交流接触器线包得电导通吸合，将常开触点吸合导通，将常闭触点断开见图3电原理图-1，此时并联在J1、J3、J4、J5上的电感器断开，常开触点变成串接在室内机定频离的式风机交流220V线路上起到电抗器应有作用。由于串接在定频离心式风机上的电抗器作用，定频离心式风机会继续降低转速，总风量也继续减少。这样使得各空调单元的设定温度越来越快地达到，当最后一只温控风阀关闭时还有另一个开关信号到主温度控器中将空调室内、外机关掉。见图5电原理图-3。（常用的交流接触器有4组常闭和常开触点，本控制系统只用了2组）。

    从图3电原理图-1和图4电原理图-2中可以看出，当某一空调单元设定温度还没有达到时，温控风阀被打开，风阀K开关断开在此时24V交流接触器和电抗器又恢复到原来状况。

    这里最关键的问题是每只电抗器的电感值有要求，对上例来讲如果定频离心式风机在高速档3670m3/h时，对五只电抗器的电感量串接在离心风机220V交流电源上，使离心风机降速后它的总送出的风量不要小于2530m3/h最为适宜。

    四、结束语

    该控制系统新增一只15W220V/24V交流变压器、五只电抗器、五只24V交流接触器（或中间继电器）、五只温控器,五只管道风阀。这些材料极普通，造价低，投入少，能实现定频风机的变风量控制。使用这种控制方法改变了风管机一开全开的控制，能实现空调单元独立控制。通过上述分析从理论上讲完全可以实现定频风机的变风量控制。本人所讲的控制方法是作者近十年来在风管机领域实际工作中的设想。这种设想的控制方法如经过试验后一旦可行，一可以节约能源，二可以更广泛地推广使用风管机。来源：上海雪曼空调安装工程有限公司  王金兴