摘要：本文将围绕实例，对地下水源热泵空调系统的运行状况展开分析，结合该实例实际情况，对此系统空调水泵展开变频控制节能改良，提出合理化改良方案，通过实验结果表明，此改良方案在确保不小于热泵机组对于水量最低要求的情况下，结合负荷变化自动化调节水泵的实际流量，该节能效果较为显著，具有一定的可行性。
关键词：地下水源；热泵空调系统；变频控制
现如今，人们的生活日益完善，集中化中央空调系统的出现，使人们的生活舒适性不断提升，然而能源消耗问题愈发突出，怎样使空调既满足其舒适性要求，又能节约能源，已经成为当前人们普遍关注的问题。现阶段，空调系统策划与水泵等技术设施选型并不是最佳工况展开的，有一定的余量。受季节、昼夜、用户负荷等诸多因素的影响，空调热负载在大多数时间内低于实际策划负载值，空调系统大多数时间都属于部分负荷下运作。在实际运作之中，空调水泵始终处于额定工作状态下，只能利用水流调节的方式，改变流量，使其符合负荷的要求标准，促使水泵大多数分工消耗集中在克服节流阀阻力方面，导致水泵运行输送能量大量浪费。通常情况下，空调水泵耗电量是总空调系统耗电量的0.3倍，因此，节约低负载情况下，水系统输送能力会对减少整体空调系统能耗有着一定的促进作用。
一、地下水源热泵空调系统的基本情况
此地下水源热泵空调系统，因受室外气温、人员活动内容等有关因素影响，此系统处于策划负荷80%以下进行运作，其中运行至设计负荷60%之下占比高达63.88%。可见，结合满负荷情况，选择热泵机组、水泵等设施，可以使部分负荷始终处于持续运作状态，设施大多数情况始终保持低效率工作的状态。此系统热泵机组大小并联运作，制热量即100kW与40kW；两台并联热水循环泵的型号是一致的，额定功率即2.2kW；深井泵额定功率计7.5kW，全部水泵都以定流量运作模式为主，处于工频状况下运作。机组在部分负荷运作的情况下，时常经过关小管路的阀门对其供水量进行调控，导致能源大量损耗，需要对此空调系统装置展开优化改良，才能有效的节约能源[1]。
二、变频控制优化改良方案
该中央空调系统主要由热泵机组、深井泵、热水循环泵构成，具有耗电量较大的特征，此空调系统当中，热泵机组功效是整体空调系统能耗的0.65倍，深井泵与热水循环泵占比为23%、11%。为此，为了进一步减少该空调系统的能耗，除去降低热泵机组能耗外，还要有效降低空调水泵能耗。
此空调系统地源热泵机有着能源自动调节的作用，可以在不使变制热工作状况下改变的基础上，优化压缩机输气量，使供液量发生变化，以此对冷凝器的产热量起到调节控制作用。与此同时，这也为水系统变流量运作创造力便利条件。
因水泵保持定流量运作状态，在部分负荷情况下，时常只是经过调节管路的水阀开关，使水流量发生改变；另外，由于电机转速无法调节，电机只可保持启动或停止的状态，即便在热负荷较小的情况下，也需要开启一台机器工作，电机轴输出功率已经超出实际负荷的需求，导致能源浪费严重。结合水泵相似律，其中水泵流量、扬程、功率三者的关系可通过公式表示：，其中Q为水泵流量；H为扬程；N为轴功率；n为转速[2]。
通过观察此公式即可发现，水泵扬程和水泵流量的平方呈现正比例关系，轴功率和流量的立方呈现正比例关系，流量和转速呈现正比例关系。为此，在电机转速降低时，电机耗电量也会进一步降低，起到节能的作用。水泵变频调速设备主要利用水泵转速调节，促使水泵流量随着负荷的改变而发生变化，实现节能的目的。
三、地下水源热泵变频调速的工作规律与改良方法
（一）水泵变频调速的基本规律
根据上述公式关系，可以进一步得出，交流异步电动机转速和电源频率的内在关系，即，其中n表示为电机转速、f表示为供电电源频率、S表示为转差率、P表示为电机极对数[3]。通过观察此公式可以发现，在转差率变化较小的情况下，转速与电源频率具有正比关系，即平滑调节电源频率，也可使电机转速发生变化。水泵变频调速主要利用电源频率改变的原理，对水泵转速实现有效调控。利用变频技术手段，根据自控方案，调节水泵变流量，不但可减少因调节阀门出现的浪费情况，还能促进控制效果、调控精准度的提升。利用变频调速的方式，实现对电机的软启动，无冲击杂音，可使电机的使用周期进一步延长。
（二）深井泵变频调速改良方案
因深井水温度适中保持不变，通常保持在18.5℃-20.0℃范围之间，为此将深井水回水温度作为调控参数，可以对井水进出口温差加以管控。闭环控制装置主要由温度传感器、变频器以及PID回路调节器构成，根据5℃-8℃温差标准，深井水回水温度调控至冬季12℃，夏季25℃标准情况下，促使深井水泵转速随着热负载的变化而改变。例如，在冬季的情况下，负荷增加时，深井水回水温度会所有降低，温度传感器信号传送到PID回路调节设备当中，PID调节器结合温度设置标准与温度反馈值之间的偏差，实施PID计算，随后输送至变频器当中，使电机运转频率信号增加，增大水泵转速与流量，直至温度和设定值相统一；相反，负荷降低的情况下，频率有所减少，会使水泵转速与流量进一步降低。在水泵运作频率降低至控制仪器所设置的底线值的情况下，变频器停止频率会进一步减弱，从而符合主机对于流量的要求，起到保护主机的作用效果。
（三）热水循环泵变频调速改良方案
因热水循环装置是两台相同型号的水泵以并联的方式运作，为了使这两台水泵电机转速持续可调控，对于水泵电机转速结合实际热负载大小进行设置，实现能源的节约；同时，为了控制变频器等设施的经济投入，应用一定一变的方式，也就是只有一台水泵装置变频器设施作为调速运作，另一台依然保持定速运作。管控系统主要以内置PID变频器、PLC可编程控制器、压差变送器以及主接触器为主，其中，变频器与PLC控制器是该控制系统的关键部件，末端最不利环路压差作为反馈信号，可实时追踪此信号与设定值偏差变化状况，通过变频器内置PID调节器运算装置，借助PLC控制器设备，可以对水泵变频、工频实现相互切换，自动控制水泵应用台数与电机运转速度，实现对闭环的有效管控，自动调节恒压差变量供水情况。
结束语：
综上所述，结合地下水源热泵空调系统的运作特征，提出利用变频控制设施，对空调系统实施改良，在确保不小于热泵机组对于水量最低要求的基础上，通过自动调节水泵流量的方式，满足负荷变化情况，有效发挥节能作用，有着显著的可行性、安全性特征。
参考文献：
[1] 李秀丽,郎需娟,初颂扬.昌邑市某地下水源热泵空调系统水资源利用探析[J].地下水,2018(5):40-41,80.
[2] 李敏,郭敏.水源热泵空调系统取用水合理性分析[J].陕西水利,2019,218(03):60-62.
[3] 陈婷婷,王智伟,王雨,等.地下水源热泵系统运行能效指标确定方法研究[J].建筑热能通风空调,2019(9).