變頻技術在家用空調制冷系統中的應用分析

隨青松

摘 要：變頻空調與普通空調（或稱定速空調）最主要的區別是前者增加了變頻器，目前，變頻空調器中的變頻電路有交流變頻和直流變頻兩種形式。本文將對該技術進行分析。

關鍵詞：變頻技術；空調；原理；應用

1 前言

隨著當前我國發展節能減排口號的提出，能源問題已成為國家與企業關心的問題。利用先進的科技技術發展節能空調可以節省用電，為國家節能減排事業做貢獻。因此，變頻技術應用廣泛。

2 變頻器原理

所謂的變頻器技術，其不是單一的系統理論體它是建立在微電子技術、電力電子技術、控制技術和計算機技術等基礎之上的，因此，就目前的市場前景來看，其具有較大的發展潛力和使用價值。其工作的重點是通過將外部電流流經三個控制電路，首先經過整流電路，通過整流給逆變電路和直流中間電路提供直流電源，直流中間電路為通過將輸出過程中的直流電路進行平滑，最終得到質量較好的直流電源。最終，通過三個步驟的緊密配合，組成的控制電路將平滑電路輸出轉化為頻率和電壓，都可以任意改變的交流電源，以最后完成調節電機轉速的目的，實現設備的高性能發展。

3 變頻空調的優點

3.1 節能、經濟性好

（1）變頻空調采用的是軟啟動，能以低頻率啟動運行。啟動電流不超額定電流，如海信變頻機系列，啟動電流僅為額定電流的1/2，而定速空調啟動電流為額定電流的5～7倍；再者變頻空調是改變電源頻率使制冷機的轉速改變，從而改變制冷量適應不同的工況，以達到最佳效率，當溫度達到設定值后，在低頻率運轉維持恒溫，此時的功率僅為幾百瓦，沒有頻繁啟動帶來的電力浪費。經日本等國家充分驗證，變頻空調比定速空調節能1/3以上。

（2）高能效比節能。即空調在制冷運轉時，其制冷量與所消耗的電功率之比（實測制冷量/實際消耗電功率），其單位為W/W，它是反映一臺空調器性能的重要參數，這個比值越大空調器越省電，即所耗費的電量能夠得到較大的空調冷量。實際上，一般出廠的空調器沒有提供這項數據，但可根據銘牌上提供的銘牌制冷量/銘牌輸入功率進行估算。普通空調能效比一般在2.8（W/W）以下，而變頻空調一般都在3.2（W/W）左右。

3.2 舒適度高

（1）啟動后可快速達到設定溫度，縮短了室內溫度不適的時間。由于變頻空調的最高使用頻率都在100Hz以上，為工頻50Hz的2倍，一般變頻空調一開始即以最高頻率運轉，降低10℃僅需一般空調1/4的時間。

（2）室內溫度變化小且穩定。因為高速運轉達到設定溫度后頻率自動減低到30Hz左右運轉，以保持溫度的恒定，從而改變了普通空調3℃的溫差，實現了1℃恒溫，避免了普通空調忽冷忽熱的不適感，充分享受恒溫的舒適。

（3）降噪靜音。變頻空調在運轉過程中，沒有頻繁的開停機現象，所以不會產生開停機的動作聲以及壓縮機啟停時發出的氣流聲和振動聲。壓縮機長期在低速下工作，噪聲自然也較少，一般的變頻空調室內機噪音為35db（A），而普通空調大致為45db（A）。變頻空調除了上述節能、舒適、降噪靜音等外，還有較好的經濟效益。雖然一次性投資較多，但從長遠使用角度來考慮也是合算的，此外壓縮機大部分時間都工作在低速，可減少機械磨損，故延長整機的使用壽命。

4 變頻技術在中央空調制冷系統中的應用

4.1 制冷壓縮機的應用

中央空調的制冷系統中，制冷壓縮機是非常重要的組成部分。制冷壓縮機在中央空調整個制冷工作過程中占耗電量的40%左右，而且在實際的運行過程之中，每年的平均負荷估計大約是在峰值負荷的60%左右，但是僅占壓縮機容量的50%，這樣的結果就是壓縮機基本上都是在低負荷載的情況下運轉。將制冷壓縮機應用到中央空調制冷的系統中，要按照空調實際使用情況進行應用，對于中央空調而言主要就可以使用螺桿式、活塞式和離心式這幾種類型，并且需要確保這種壓縮機結構設計上配有調節功能。這樣才能夠按照實際的工況對壓縮機進行變化調整，能夠對工況的不同做出更好的適應，從而將制冷空調系統的運行效率提高，更加有益于系統運行的節能。

例如，在使用離心式的壓縮機的時候，這種壓縮機的工作方式主要是通過進氣口導向葉片的變化對進氣量調節變化，從而實現對制冷量的調節，一般我們都叫做扇門調節。根據目前的制冷空調系統的工作狀況而言，扇門調節雖然具有一定的節能作用，但同時也會帶來電機負載電流降低，使得電機的電壓和轉速都保持穩定，因此導致電機在低負荷下效率低的問題無法徹底解決，不能夠達到根本的節能目的。假如使用變頻器進行調速的話，則可以降低電機的附在損耗、固有損耗以及其他損耗，隨著電機的電壓、電流和轉速頻率也會跟著下降，因此電機功耗自然就降低，運行參數的控制精度將會提升。在此種情況下，變速離心式壓縮機節能效果能夠提升30%以上，尤其是在低負荷的情況下節電能夠達到70%以上，是將來中央空調制冷技術的核心，值得推廣。

4.2 風系統

在傳統的中央空調中，都是使用固定風量控制系統，導致新風量的調節既不方便，而且空調的能耗又高。一旦中央空調引入新風VAV變頻技術以后，能夠調節節約30%的空調負荷，節省能耗高達50%。這種技術的使用將改變以前的送風靜壓和溫度等來控制，而是通過變靜雅和變溫度的方法實現節能、舒適的目的。如今，隨著人們生活質量的不斷提升，變頻集中式中央空調在市場上逐漸熱銷，這種空調通過將中央空調與家用空調的優點結合，從而實現更加節能環保、靈活設計等方面的優點，使得空調發展具有更好水準。

4.3 循環水泵的應用

循環水泵也是中央空調制冷系統的重要組成部分，在整個空調系統制冷運行的工作之中，循環水泵的耗電量估計占整個系統的25%。所以對于中央空調的制冷節能，就需要對循環水泵節能重視。目前的制冷空調系統常用的就是VM系統，在工作的過程中自動調節主要是依照系統負荷決定。但是在實際的運行過程之中，可以得知循環系統的水泵選型、調控方式的制冷機組和用戶之間出現脫節的情形，導致循環水泵控制效果差，而且在能源效率上也會出現許多問題，結果運行效率低，甚至還會造成VM節能系統出現問題，造成整體的節能效果差，不利于整個中央空調制冷系統的穩定發展，所以必須采取有效的措施才能夠解決VM系統的節能問題。例如，引入變頻器技術應用熱量平和關系式，而且自動同步調節制冷量和水流量，由此達到全流量范圍內的有效調節，這樣一年下來節電能夠達到50%左右。此外，依照當前的VM系統運行狀況而言，使用的變頻技術在控制上還是存在一些技術性的問題需要及時解決，不然將會造成整個中央空調制冷系統的運行效率，因此要充分應用變頻技術改進循環水泵的運行，真正地將循環水泵的工作效率提高。

4.4 冷卻水循環系統的控制應用

中央空調系統的冷卻塔的水溫是根據環境的溫度不斷變化的，其單側水溫是不能夠精準地反映冷凍機工作產出的熱量。因此冷卻泵控制依據最后就是按照進水和回水兩者之間的溫度差，達到進水和回水間的恒溫差控制比較合理。如果兩者溫差大，表明冷凍機組產生大量熱量，需要提高冷氣泵的轉速，加快冷切水的循環速度；反之就是降低冷切水的循環速度，達到省電的目的。

5 結束語

變頻技術是20世紀80年代問世的一種高新技術它應用在家用空調上，使家用空調在節能、舒適、工作適應范圍等方面都得到了很大的改善，使家用空調完成了一次新的革命。隨著該項技術的日益完善，該項技術也將在更大的范圍推廣和應用。

參考文獻：

[1] 劉東等.變頻技術與空調節能[J].節能技術，2016（11）.

[2] 俞炳豐等.變頻技術在制冷家用電器上的應用[J].制冷與空調，2017：26.