變頻技術(shù)在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

賀國征

【摘要】目前空調(diào)在人們的生活中逐漸普及開來，而中央空調(diào)作為商用及大型民用建筑的首選，其市場(chǎng)前景也愈加明朗，但節(jié)能減排以及可持續(xù)發(fā)展化政策使得空調(diào)制造企業(yè)開始將研發(fā)重心轉(zhuǎn)向節(jié)能技術(shù)，從技術(shù)層面來看，只要制冷系統(tǒng)正在運(yùn)行，就勢(shì)必會(huì)釋放出熱量，而想要冷卻內(nèi)部線圈及鐵芯，就需要循環(huán)冷卻裝置來冷卻空調(diào)的制冷系統(tǒng)，進(jìn)而會(huì)消耗更多的電量，所以變頻技術(shù)的目的便是提高空調(diào)制冷系統(tǒng)的效率、降低空調(diào)的功耗。鑒于此，本文對(duì)變頻技術(shù)在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】變頻技術(shù);中央空調(diào);制冷系統(tǒng);節(jié)能;可持續(xù)發(fā)展

如今中央空調(diào)對(duì)于能耗以及控制準(zhǔn)確度等都有較高的要求，使用變頻技術(shù)能夠良好的解決問題，同時(shí)也響應(yīng)了節(jié)能環(huán)保的政策，為此本文從多個(gè)角度論述了變頻技術(shù)使用在中央空調(diào)上的好處，也證明了變頻技術(shù)在中央空調(diào)領(lǐng)域未來的良好發(fā)展勢(shì)頭。

1、變頻技術(shù)原理

變頻技術(shù)的應(yīng)用是相對(duì)傳統(tǒng)空調(diào)的定頻技術(shù)而言的，定頻技術(shù)所控制的中央空調(diào)在整體的運(yùn)行過程中始終保持著一成不變的工作頻率，其原理就在于對(duì)固定機(jī)組的壓縮機(jī)機(jī)組和水泵元件的運(yùn)行等進(jìn)行固定化的控制工作，溫度的調(diào)節(jié)則是通過風(fēng)門和節(jié)流閥的控制工作實(shí)現(xiàn)的。而變頻技術(shù)的工作原理為其通過對(duì)室內(nèi)溫度差的測(cè)量工作進(jìn)行制冷機(jī)供電頻率的控制工作，也就解決了原本定頻技術(shù)在不同的環(huán)境中同樣的運(yùn)行速率的弊端，使得運(yùn)行的效率大幅度提升。例如，某一段時(shí)間內(nèi)的室內(nèi)溫度上升較快，供電頻率增加，也就使得制冷工作的效率大幅度增加，保證室內(nèi)的舒適。也就可以在與溫度相關(guān)的頻率控制中，進(jìn)行更好的節(jié)能性的工作。

2、中央空調(diào)系統(tǒng)部件的運(yùn)行原理分析

實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)制冷系統(tǒng)制冷的主要組成部分是在系統(tǒng)中添加制冷。制冷劑的工作原理主要是利用壓縮機(jī)快速冷凍，在空調(diào)內(nèi)部制造循環(huán)水，為中央空調(diào)主機(jī)提供主要的冷熱源供應(yīng)。從冷凍泵運(yùn)送冷凍水，然后把它送到室內(nèi)，降低室內(nèi)溫度。室內(nèi)排出的冷凍物被運(yùn)到末端設(shè)備，與空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備進(jìn)行熱交換，形成冷凍水的循環(huán)系統(tǒng)。因此中央空調(diào)制冷系統(tǒng)主要通過冷凍水運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)室內(nèi)制冷。在此過程中，冷卻劑可以排出冷卻系統(tǒng)的熱量，通過冷卻塔將熱量排出室外。冷卻塔的噴嘴通常從上到下流動(dòng)冷卻劑，在冷卻塔風(fēng)扇的作用下，系統(tǒng)溫度越高，水分子的蒸發(fā)速度就越快。此時(shí)水溫降低到冷卻，冷卻的冷卻劑再將熱循環(huán)傳遞到冷卻主機(jī)，實(shí)現(xiàn)冷凍水循環(huán)。

3、中央空調(diào)目前存在的問題

3.1電機(jī)啟停會(huì)影響空調(diào)壽命

對(duì)于目前絕大多數(shù)中央空調(diào)來說，在空調(diào)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)漏洞或硬件漏洞導(dǎo)致的頻繁啟停，這種過度的啟停動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致電流波動(dòng)過大，啟動(dòng)時(shí)電流會(huì)大幅提升，對(duì)于電子元器件以及老化硬件會(huì)造成明顯且不可逆的損傷，而調(diào)電機(jī)受到高頻電弧沖擊也會(huì)出現(xiàn)難以解決的多種問題。

3.2空調(diào)規(guī)定負(fù)荷不符合使用環(huán)境

空調(diào)在使用時(shí)所面對(duì)的環(huán)境、地理位置、季節(jié)、室內(nèi)外溫差的較大差別，但在空調(diào)的初期設(shè)計(jì)階段往往只能按照最大環(huán)境溫度來設(shè)計(jì)，以保證空調(diào)的制冷效果，且空調(diào)的設(shè)計(jì)往往都會(huì)擁有接近一半的過載幅度。實(shí)際情況下，傳統(tǒng)空調(diào)經(jīng)常難以利用到廠家預(yù)設(shè)的過載幅度，甚至普遍存在利用率低、電能浪費(fèi)的情況，想要解決問題就只能對(duì)空調(diào)的系統(tǒng)內(nèi)自動(dòng)控制提出更高的要求。

4、變頻技術(shù)在中央空調(diào)中的應(yīng)用分析

4.1冷卻水系統(tǒng)應(yīng)用分析

在傳統(tǒng)中央空調(diào)中，即使空調(diào)的負(fù)荷降到相當(dāng)?shù)偷乃?，冷凍水的水泵因?yàn)闆]有變頻器的影響，依然會(huì)維持工作，又或者大部分水泵被關(guān)閉，導(dǎo)致水泵動(dòng)力不足、無法順利循環(huán)冷卻水，最終促使系統(tǒng)多開水泵，浪費(fèi)了多余的電力。而使用變頻技術(shù)的中央空調(diào)，則通過在冷卻水系統(tǒng)中加裝變頻器、切換器等元器件，來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)的負(fù)荷是否和實(shí)際需求相當(dāng)，一旦工作頻率高于需求、造成電力浪費(fèi)，控制器和切換器便會(huì)介入，實(shí)時(shí)控制水泵的運(yùn)行速度和水泵的開關(guān)，同時(shí)保持多個(gè)水泵的運(yùn)行速度基本一致，以保證水泵的磨損程度一致，不僅從根本角度解決了能耗問題，也一定程度上保護(hù)了中央空調(diào)的機(jī)械壽命。

4.2變頻技術(shù)在電機(jī)轉(zhuǎn)速改變中的應(yīng)用

變頻技術(shù)的普及有效地改變了電機(jī)的速度，有效地實(shí)現(xiàn)了高效冷卻，實(shí)現(xiàn)了綠色冷卻的重要要求。中央空調(diào)變頻技術(shù)具有有效調(diào)節(jié)內(nèi)部電機(jī)速度頻率的智能優(yōu)勢(shì)。在中央空調(diào)冷卻過程中，馬達(dá)是很重要的部分。在傳統(tǒng)的中央空調(diào)冷卻過程中，內(nèi)部的水溫差小于設(shè)計(jì)值，中央空調(diào)內(nèi)部的熱負(fù)荷難以與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相匹配，能源消耗大，高負(fù)荷低能效成為問題，嚴(yán)重磨損了馬達(dá)，削弱了中央空調(diào)設(shè)備的使用壽命。在電機(jī)系統(tǒng)中安裝變頻模塊，可以有效地調(diào)節(jié)電機(jī)內(nèi)部冷卻系統(tǒng)熱負(fù)荷現(xiàn)象，智能調(diào)節(jié)電機(jī)供給的頻率，改變電機(jī)運(yùn)行速度，滿足實(shí)際冷卻要求。冷卻系統(tǒng)的熱負(fù)荷值低時(shí)，可以有效降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度，防止功耗，充分節(jié)約資源。

4.3循環(huán)水泵的應(yīng)用研究

循環(huán)水泵在中央空調(diào)整體空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行工作中，電力消耗了整個(gè)系統(tǒng)的大約四分之一，因此對(duì)循環(huán)水泵的節(jié)能研究不容忽視。對(duì)于當(dāng)前市場(chǎng)上大多數(shù)中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中最常用的虛擬機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要依靠系統(tǒng)負(fù)載進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。但是該系統(tǒng)在應(yīng)用過程中用戶和用戶的隔絕現(xiàn)象廣泛，影響循環(huán)水泵的控制效果，中央空調(diào)能耗增加，可能導(dǎo)致中央空調(diào)設(shè)備運(yùn)行效率低下。這種情況極有可能導(dǎo)致虛擬機(jī)系統(tǒng)故障，并給中央空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來巨大風(fēng)險(xiǎn)。為了很好地解決這些問題，可以引入變頻技術(shù)。在這種情況下，可以引入變頻器進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用，通過變頻器的熱和平關(guān)系，實(shí)現(xiàn)水流量和制冷量的自動(dòng)同步控制，在中央空調(diào)運(yùn)行中有效地調(diào)節(jié)整個(gè)流量范圍，達(dá)到節(jié)能目的。

4.4制冷壓縮機(jī)的應(yīng)用

對(duì)于中央空調(diào)空調(diào)系統(tǒng)，制冷壓縮機(jī)起著非常重要的作用。在冷卻方面，它占總功率的40%，在運(yùn)營期間的平均負(fù)載最多只有60%。這只是壓縮機(jī)容量的一半。換句話說，壓縮機(jī)通常在低負(fù)荷下運(yùn)行。使用制冷壓縮機(jī)時(shí)，一般要參考螺桿、活塞、離心力等空調(diào)的實(shí)際情況，還必須確認(rèn)其結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)。這可以靈活地響應(yīng)各種工作條件，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，顯著提高能源節(jié)約。

結(jié)語：

對(duì)于中央空調(diào)系統(tǒng)，制冷壓縮機(jī)起著非常重要的作用。從冷卻角度看，它占總功率的40%，而操作中的平均負(fù)載最多只有60%。這只是壓縮機(jī)容量的一半。換句話說，壓縮機(jī)通常在低負(fù)荷下運(yùn)行。使用制冷壓縮機(jī)時(shí)，一般應(yīng)參考螺桿、活塞、離心力等空調(diào)機(jī)組的實(shí)際情況，并確認(rèn)其結(jié)構(gòu)是否可調(diào)整。這樣，您就可以靈活地響應(yīng)各種工作條件，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，明顯提高能源節(jié)約。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱玉鑫，李紅旗，王東越，鐘志峰.變頻空調(diào)器能效的制冷劑種類差異研究[J].制冷學(xué)報(bào)，2019，40（01）：16-21.

[2]王玉娟.變頻技術(shù)在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（22）：146+218.

[3]楊進(jìn)華.變頻技術(shù)在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].科技資訊，2018，16（17）：94+96.

[4]梅敏華.變頻技術(shù)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2018（10）：31-32.

[5]張雪靜.制冷空調(diào)系統(tǒng)中的變頻技術(shù)與節(jié)能方案分析[J].電子測(cè)試，2018（19）：81+84.

[6]許國雄.淺談變頻技術(shù)在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018，14（27）：75-76.

[7]黃良偉.變頻技術(shù)在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J/OL].中國高新技術(shù)企業(yè)，2017（11）：86-87[2020-05-21].