简析空调风机盘管的几种控制形式

张荣树

一、引言

空调风机盘管是建筑电气设计中的常见设备，小到住宅，大到办公、酒店、商业综合体，都有使用。

早年空调风机盘管使用的电机以单相异步电机为主，而随着单相永磁无刷直流电机的发展、技术的成熟，包括成本的下降，噪音更低、寿命更长、可实现多档或无极调速的优势开始放大，逐渐在噪音控制严格的场所成为首选。永磁无刷直流电机的应用，使我们电气控制方式变得更多，本文根据项目的实际情况，对此进行归纳、总结。

二、直流无刷电机控制原理

1.两种不同风机盘管的特点分析

表1 永磁无刷直流电动机与单相异步电动机

2.无刷直流电机的工作原理

无刷直流电动机采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料。

单相无刷直流电机控制原理图如图1所示。电机定子绕组电流正方向为从A端流入，B端流出。当绕组中通入正向电流时，此时功率管Q1、Q4导通，Q2、Q3关断。电流从A端流入，B端流出。转子会在合成磁场作用下，沿顺时针方向旋转，在正向通电的过程中定子磁动势的方向一直不变而转子磁动势的方向随着转子的旋转而转动，对应的合成磁动势的方向也随之转动。当转子转至90°，此时转子与磁动势方向重合，由于转子惯性的作用，转子会转过90°位置，这段时间内，应反向通电即功率管Q2、Q3导通，Q1、Q4关断，电流从B端流入，A端流出。此后转子将继续在顺时针方向上旋转。

图1 单相无刷直流电机控制电路

三、配电形式及控制系统设计

1.单台风机盘管就地控制

单台风机盘管一般出现在小空间，如卧室、酒店客房、办公室、布草间等场所，这些场所要求就地控制。

中央空调系统有两管制、四管制两种，要求高的项目会选用四管制，下面均以四管制为例。就地控制的风机盘管由温控器直接控制，选用单相异步电机风机盘管，这种形式比较常见，适用于大部分场所，其原理图如图2（a）所示。

酒店客房、卧室等场所对噪音要求比较高，适合采用无刷直流电机风机盘管，客房常规有RCU（客房控制系统），客控系统中有空调控制模块，而风机盘管需要受控于客控系统或智能家居系统，温控器需与客控系统或智能家居系统通信。无刷直流电机的控制方式跟单相异步电动机不同，调速信号是低、中、高三速形式，而是以直流电压（0～10V）控制功率管开关来控制转速，可采用网线UTP-6/4作为控制线，其控制原理如图2（b）。

2.多台风机盘管集中控制

大的办公室、总统套房、走道、大堂等大空间会有多台盘管，同一个空间布置多个温控器不美观、使用不方便，为避免同一空间布置多个温控面板的情况，可通过接触器来控制或者采用通信的方式。

多台单相异步电机风机盘管的控制方式有两种，一种采用温控器，另一种采用BA系统控制。下面以二通阀为例，BA系统控制或单个温控器通过同时控制动力配电箱内接触器KM1、KM2、KM3来统一实现所有风机盘管的风速调节，控制接触器KM4、KM5来控制所有冷、热水二通阀的开/关，其接线图如图3（a），若采用四通阀则需相应增加接触器控制。

多个无刷直流电机的控制方式相对简单，基本上是以RS485通信的形式来控制，如图3（b）。这种控制方式需要给风机盘管另外加配一个控制盒，控制盒分为单相异步电机和无刷直流电机两种型号，单相异步电机同样可以使用这种控制方案，一台主控器可以控制32台风机盘管（以实际产品为准）。同时温控器可以通过监控端接入到计算机控制系统，也可不接，单独组成区域系统。

3.联网型空调风机盘管

联网型空调风机盘管可以视为图3（b）控制方案的一种扩展，其拥有独立的控制系统，可以对任何一台风机盘管作出控制，当然在实际项目中以区域划分为主，这套系统一般设置在公共场所，比如酒店的公共走道、商场公共区域等。电气专业只需提供～220V电源，其余由空调厂家安装。

四、结论和展望

本文对近年工程中碰到的实际情况进行归纳，在实际的项目中或许还有更多的控制需求。市场上空调厂家很多，空调种类繁多，控制方案也各式各样。随着智能化系统、智能家居的发展，客户个性化需求增多，联网型空调风机盘管系统形式简单，适合当下智能控制需求，可能成为未来市场上主要的解决方案。