變頻技術在中央空調節能降耗中的應用

龔少明

摘 要 當今時代，隨著社會經濟發展及科技的進步，在提高了人們生活水平的同時，卻也增加能源消耗。所以，現代各行業在發展中都非常注重“節能”二字。中央空調如今已經非常普及，無論是在公共建筑物中還是在家庭當中人們都常使用中央空調，它大大提高了人們的生活質量，但同時也增加了用電能消耗量。而為了降低中央空調的能耗，近年來人們將變頻技術應用到了中央空調當中，研發出了變頻中央空調，有效實現了空調的節能降耗。本文主要針對變頻技術在中央空調節能降耗中的應用進行了淺要分析。

【關鍵詞】變頻技術 中央空調 節能 降耗 應用

中央空調是現代建筑物的常用配套設施，尤其是在一些大型建筑我當中，其更是必不可少的一項設施。誠然，中央空調的應用有效調節了室內的溫度，它在夏季制冷、冬季制熱，大大改善了人們的居住調節。但是，中央空調卻存在著電能消耗量過大的問題。眾所周知，現在國家正在大力提倡節能環保，所以各行各業也應當要積極響應國家號召，提高節能環保水平。為了降低中央空調的能耗，人們發明了變頻中央空調，即利用先進的變頻技術來減少電能變化，得到節能降耗的目的。以下筆者就結合實際來談談變頻技術在中央空調節能降耗中的應用，僅供參考。

1 中央空調系統的構成

中央空調系統主要是由以下幾個部分構成的：

1.1 冷凍機組

冷凍機組的主要作用是進行內部熱交換，也就是對循環水進行降溫，使其成為冷凍水，然后再送去各個房間當中，從而實現中央空調的制冷效果，因此我們可以將冷凍機組視為中央空調中心制冷源，這足以體現出了它的重要性。

1.2 冷卻水塔

冷卻水塔的主要作用是向冷凍2機組提供需要的冷卻水。

1.3 外部熱交換系統

外部熱交換系統主要是由冷凍水循環與冷卻水循環這兩個系統組成的，而前者主要包括冷凍水管道與冷凍泵，冷凍水先從冷凍機組流出，再流入冷凍泵進行加壓，之后再送至各房間的冷凍水管道進行熱交換，從而帶走房間中的熱量，達到制冷目的；后者則主要包括冷卻水管道、冷卻塔以及冷卻泵，冷凍機組負責完成熱交換過程，水溫在冷卻過程中釋放出熱烈為循環冷卻水吸收，從而使冷卻水溫度提供，之后再送入冷卻塔與大氣進行熱交換，最后再被送回至冷凍機組當中，循環往復。

1.4 冷卻風機

冷卻風機主要是由室內風機和冷卻塔風機共同組成的，前者安設在各個房間里以加速房間內的熱交換，后者則用來降低冷卻塔的水溫，從而加速熱量散發。

2 中央空調的工作原理

中央空調系統的工作過程，是對室內與室外不斷進行熱量交換及轉換的過程，這也是其的基本工作原理。在一年四季不同時節，中央空調需要采用不同的水來進行能量交換，例如夏季需要采用冷卻水進行能量交換，冬季需要采用冷溫水進行能量交換。不過，雖然水不同，但是卻是使用的同一個水循環系統。具體來說，冷凍水制冷是在冷凍機組中利用制冷劑并通過壓縮機壓縮成液態，然后送至蒸發器中，與蒸發器中的冷凍水進行熱交換，再通過冷凍水泵將冷凍水送到冷卻盤管中，通過風機吹送而制冷。經蒸發后制冷劑的熱量釋放在冷凝器當中，與冷卻循環水進行熱交換，冷卻水則會帶走冷凍機組釋放的熱量，再由冷卻水泵將熱量釋放到大氣當中，同時冷卻塔內的冷卻風機會加速冷卻水與大氣進行熱量交換。中央空調就是通過上述系統循環來運行并達到調節室內溫度作用的。

3 變頻技術簡介

變頻技術主要是依托于交流電動機無級調速的一種技術。變頻器通過通斷控制電力半導體器件，將電壓及頻率固定的交流電源轉變為電壓及頻率可變的交流電。變頻器首先要將單相或者三相的交流電變換為直流電，然后才能夠產生可變的電壓及頻率；其次再將直流電轉變為單相或者三相交流電。如果是交-直-交型變頻器，為產生可變的電壓及頻率，要先把50或60Hz的交流電源變換為直流電，然后再轉換成需要頻率的交流電。

4 變頻技術在中央空調節能降耗中的應用原理

4.1 變頻節能

在中央空調中應用變頻技術是為了對中央空調系統進行節能改造，從而降低中央空調的能耗，達到節能降耗目的。而通過變頻技術來控制水泵運行乃是實現中央空調系統節能改造的最有效途徑。根據流體力學知識可知：

P=QH （1）

（2）

式中Q代表流量，H代表壓力，P代表水泵功率，N代表轉速，QN代表額定流量，HN代表額定壓力，PN代表額定功率，NN代表額定轉速。

Q與N的一次方成正比，H與N的平方成正比，因此從式（2）中可以得知P與N的立方成正比，即：如果水泵負載的效率一定，則當需要調節流量上升時，轉速可以呈正比例上升，此時功率與之呈三次方上升。

4.2 功率因數補償節能

交-直-交變頻器一般主要包括整流、中間直流、平波、控制、驅動及逆變等幾個電路結構，主電路的控制主要是通過控制電路完成的，而整流電路負責把交流電變成直流電，直流中間電路負責平滑濾波，逆變電路則負責把直流電逆成交流電。其中間濾波電路的電容使得水泵電機的功率因數得到了提升，從而增大了有功功率，同時降低了無功功率消耗，因此達到了節能降耗效果。

4.3 軟啟動節能

由于在中央空調的啟動中應用變頻技術及變頻器時，電流是從零開始的，所以就算是達到了最大電流，亦是在額定電流之內而不會超過，這樣就可以避免當電機直接啟動時，電流因猛然增加數倍而造成嚴重沖擊，損壞電網及用電設備。并且，這樣也避免了大電流和震動損傷到閥門及擋板，從而延長了這些設備的使用壽命，節約了資源。

5 結語

綜上所述，作為建筑物中的常用配套設施，中央空調發揮出了優秀的調節室內溫度的作用，從而提高了人們的生活質量。但是由于傳統的中央空調能耗較大，不符合現今的節能環保要求，因此還需要繼續進行改進。而變頻技術在中央空調當中的應用，則有效滿足了中央空調的節能降耗要求，從而不但產生了巨大的環境效益和社會效益，同時還給用戶節省了電費。未來，變頻技術還將在中央空調節能降耗中擁有更大的發展前景。

參考文獻

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[3]岳展鵬.變頻技術在中央空調制冷系統中的應用[J].科技風，2011（12）：65.

作者單位

廣西興業縣中等職業技術學校 廣西壯族自治區玉林市 537800