變頻技術在中央空調系統中對節能的輔助作用

陳 雷

（廈門建發城服工程管理有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

目前，中央空調水泵的節能通常采用閉環改造工作，其系統改造都是在變頻技術的加持下實現的。從使用效果分析，在制冷主機、冷凍水系統、冷卻水系統的節能系統改造中，尤其是對于水泵的節能改造，變頻技術具有一定的優勢。

1 中央空調系統的基本構成及工作原理

傳統中央空調系統的基本構成有制冷主機、冷卻水循環系統、冷凍水循環系統及末端設備，其主要工作原理如圖1所示。

對于傳統中央空調中各部分的工作原理及工作方式，下面以傳統中央空調系統中的水系統為例，給予簡述。

傳統中央空調系統中，其水系統的工作原理及方式如圖2 所示。

圖1 傳統中央空調系統的工作原理

在傳統中央空調系統中，冷凍水循環系統憑借主機制冷，將產生的冷源循環傳遞到建筑物的各個角落，冷凍水循環攜帶冷源在系統運行期間，通過冷凍泵加壓的方式，完成冷源運輸，使用冷凍水管的冷卻水完成與室內熱量的轉換工作，在此過程中由風機盤管等室內設備跟進冷熱水轉換作業，當內部溫度上升后，經過冷凍水管將發生作用后的冷水流入冷凍主機，用往復循環的方式完成冷源運輸工作[1]。

冷卻水循環系統在中央空調制冷工作中，雖然不直接參與室內調溫活動，但是其存在可以保證主機制冷系統順利完成工作目標，實現制冷劑液態轉變。在中央空調系統運行期間，冷卻水循環系統可以保證工作順利進行，通過冷卻水加壓，實現冷卻處理，并利用冷卻水管完成制冷源周期傳遞，將制冷主機形成的熱量轉移，在冷卻水吸收主機制冷工作產生的熱源后，能量將再次回到冷卻水管的冷卻塔中，完成全周期冷卻水循環作業，從而使主機可以正常運行，并完成制冷工作。

主機制冷系統是制造冷源的主基地，其工作流程通過壓縮機，將制冷劑制作成液態的制冷劑，并通過蒸發器完成冷凍水制冷工作，通過冷凍水周期循環，流至建筑的各個角落，借助主機制冷系統制作冷源并傳遞冷源，將冷源傳遞到建筑物的各個環境中，從而達到降溫的作用。

2 傳統中央空調系統中的能耗問題

在傳統中央空調系統設計，制冷主機的設計容量往往偏大，配置較為保守，真實需求小于設計需求，容易出現大馬拉小車的狀況；有些項目，根據的是規范的固定框架來設計，未按照現場實際條件、甲方實際需求及設備的實際運行狀態等綜合考慮，符合國標，但并不以節能為目的來考慮設計，導致實際中央空調系統運行時，系統能效低下，年均系統能效值EER 在3 W/W～4 W/W，甚至低于3 W/W；保證了供冷需求，但增加了系統能耗，產生極大的能源浪費。

3 變頻技術對中央空調的影響

目前，在一定比例的項目中，存在中央空調負載設定不合理、電機啟動頻繁以及冷凍水系統具有一定的節能空間、冷卻水系統設計存在短板等情況，這種現象已經影響到中央空調的運行效果及能源損耗[2]。

圖2 傳統中央空調水系統的工作原理

利用變頻器變頻技術進行整改，可以降低制冷主機、冷卻水泵、冷凍水泵等設備因負載變化對能量的消耗，同時還可以極大程度地延遲裝置內部元件的使用壽命，使電機與其他零件的使用時間相對延長，間接地提升設備的實用價值。

4 變頻技術在中央空調節能系統中的應用

4.1 變頻技術的特點

變頻技術的主要功能是可以降低空調系統運行過程中的電機轉速，由于設備負荷減少，電機轉速相應降低，在空調進行制冷的過程中能夠有效降低電量使用，實現節能目的，并且能夠對單位的制冷量消耗進行有效減少，最大限度地提高了制冷的工作效率。目前，我國的空調生產制造大范圍使用的是全直流變頻技術，在使用的過程中能夠對中央空調的內部控制系統進行完善，使中央空調在使用的過程中，空調的風力、溫度和時間等調控功能變得更加的智能化。

4.2 變頻技術對主機制冷系統的控制

在主機制冷系統方面，通過熱負荷調節，變頻技術可以將制冷壓縮機限定在極限設定之下，使其在規定的范圍內運行。

通過在中央空調系統內部安裝變頻控制器，通過內部控制器來對壓縮機的轉速進行有效調節，以此來實現溫度的智能調控。

變頻空調在實際應用的過程中能夠最大化地滿足人們所需要的溫度需求，并且能夠以此為標準來實現房間內溫度的有效控制，保證智能設定的溫度能夠滿足人們的實際需要。

目前，我國的變頻技術在中央空調領域實際運行的過程中能夠有效地實現對高溫環境下快速制冷的效果，不僅能夠對傳統壓縮機的工作頻率進行提高，而且還具備比同類空調制冷量多一倍的優勢，因此這類優勢也是傳統的中央空調并沒有辦法相比較的。

變頻空調能夠實現自動啟動的效果，傳統的中央空調在使用的過程中如果遭遇停電現象，想要在此啟動必須通過人工進行手動控制進行開啟，而對于應用了變頻技術的中央空調能夠實現異常系統斷電后的自啟動效果，并且能夠自行進入運行狀態，有效實現了空調的智能化水平。

4.3 變頻技術對冷凍水、冷卻水循環系統的控制

將變頻技術應用于冷凍水循環系統中，可以提升系統對水泵的控制能力，可以在一定程度上改變傳統中央空調系統中，水泵較長時間處于高速運轉狀態的情況，從而降低能耗。

5 結語

在可持續戰略發布后，我國對能源的利用有了新的要求，在國民經濟高速發展的過程中，大眾生活水平直線上升，使用中央空調的用戶逐漸增多，為了降低能耗，需要遵循國家提出的節能要求，應用現代技術優化中央空調系統，變頻技術大有可為。使用變頻技術優化中央空調系統后，可以在一定程度上解決傳統中央空調系統中的耗能問題，但是相關工作人員還應該根據國家對節能提出的最新指示，關注現代技術，思考中央空調系統優化方面的工作，借助現代技術，解決中央空調耗能方面的問題。