變頻技術在中央制冷系統中的應用分析

薛奎

[摘要]改革開放以來，隨著我國國際交往范圍的擴大，以及國人對科學技術的引進和吸收工作的推進，歐美日等一些國家近幾年的制冷技術研發成果被迅速地引入我國，其中變頻技術的制冷應用為制冷行業的節能起到重要作用。本文就變頻技術在中央制冷系統中的實際應用展開說明，以期為相關工作起到導向作用。

[關鍵詞]變頻技術；中央制冷系統；節能

一、中央制冷系統各部件和工作原理

壓縮機是一種將低壓氣體提升為高壓氣體的從動的流體機械，是制冷系統的心臟。它從吸氣管吸入低溫低壓制冷劑氣體，壓縮后排出的高溫高壓制冷劑氣體到冷凝器中向冷卻介質（水或空氣）放熱，冷凝為高壓制冷劑液體，通過制冷劑管道將液體輸送到高溫熱源（冷庫內或需制冷物品），并經過節流裝置節流，從而使流速增加、靜壓降低。節流后的氣液混合物進入蒸發器，與外界介質（水或空氣）進行熱交換，汽化吸熱，達到使高溫熱源溫度降低并達到最終的制冷目的，最后壓縮機將蒸發器中的低溫低壓制冷劑氣體吸回壓縮機完成整個制冷循環。

二、變頻技術在中央制冷系統中的應用狀況

隨著我國經濟的不斷發展，全國冷庫保有量在不斷提升。2013年全國冷庫總容量為2411萬噸，到了2017年全國冷庫總容量預計達到4775萬噸，相比2013年增長了98%，其中二線城市，農產品產地以及臨港地區冷庫容量增長明顯。中國目前冷庫總量已與美國持平，但人均擁有量只占美國的四分之一，日本人均冷庫擁有量是我國的3倍，德國是我國的2.5倍，荷蘭是我國的15倍。冷庫人均擁有量不斷提高的背后是巨大的能源消耗，將變頻技術應用于制冷系統當中，可以有效降低制冷系統能耗，降低環境污染，并且可以延長制冷系統的使用壽命。現階段我國不斷提出節能減排號召，社會各界紛紛響應，制冷系統中變頻技術的應用也成為制冷人關注的重要技術。我國目前的資源相對來說還是較為緊缺，因此合理用電，科學用電已經成為我國社會所要共同關注并要解決的問題。緩解能源資源的壓力，對我國經濟的可持續發展具有非常重要的現實意義，因此我們要加大對制冷技術的技術投入，讓變頻技術在制冷領域的應用成為常規應用。冷庫及其他一些制冷系統在實際應用中都存在著最大負荷和最小負荷的情況，制冷系統初降溫和滿庫運行時間不會很長，且有旺季與淡季之分。如果采用定頻電機工作則系統時刻在進行無功能源損耗，輸入電功率大，做功少，能效比低，增加運營維護成本。就目前我國的制冷發展狀況，如果廣泛應用變頻技術于制冷系統當中，可以節約大量的電能，對節約能源和環境保護將起到非常重要的作用。

三、變頻技術在中央系統中的應用

（一）制冷主機應用

在傳統的中央制冷系統中，制冷壓縮機都采用的是定頻電機作為動力，末端制冷區域即使有10%在工作，制冷壓縮機電機也會滿負荷工作，或者利用壓縮機內部油路調節滑塊控制壓縮機的增減載，但是通過滑塊控制其消耗的電功率與所產生的冷量完全不符合節能要求，能效比極低。搭載變頻器的壓縮機可以進行無級調節，對應部分負荷的變化可以發揮其優越的節能性：當部分負荷需求在50%的時候，采用變頻技術的螺桿壓縮機可節能35%；當部分負荷需求在70%的時候，采用變頻技術的螺桿壓縮機可節能17%；當部分負荷需求在80%的時候，應用變頻技術的螺桿壓縮機可節能10%。且采用變頻技術的螺桿壓縮機的cop（能效比）遠遠大于階段卸載技術的定頻螺桿壓縮機。采用變頻技術對整個系統的能耗可以實現無級調節，制冷壓縮機的啟動電流為O安培安全可靠，對用戶的電網無沖擊，而且延長電機的使用壽命。

（二）系統的應用

制冷系統中的冷凝器負責將末端熱源的熱量排到室外的環境當中去，如果排熱的風扇電機或者水泵電機不采用變頻控制，也同樣影響冷凝壓力的控制，不同的供液壓力對應系統cop（能效比）也有很大影響。變頻技術的應用通過采集冷凝器出液口的溫度信號，智能調節電機的轉速，使冷凝壓力穩定在一個設定的壓力值，達到提高制冷系統效率的效果。在溫度很低的冬季，由于蒸發壓力低，導致制冷量小，變頻技術通過調節電機的轉速，提高冷凝溫度，保證蒸發壓力，使制冷效率提高，做到既節能又提高效率。其工作過程：特定的制冷劑一個壓力對應一個溫度，控制器檢測制冷劑出口溫度，當溫度高于設定溫度時，提高電機轉速，使溫度下降；當制冷劑出口溫度低于設定溫度時，降低電機轉速，使溫度上升，從而使壓力保持穩定；當外界溫度太高，溫度無法下降時，以最高轉速運行；當外界溫度太低，溫度無法上升時，降低轉速或停止供電，最終通過變頻技術達到制冷系統節能、高效、運行穩定。

四、結語

綜上所述，在當下新設計的制冷系統中仍有很多新的技術可以應用，通過變頻技術的應用可以實現系統無級調節輸出冷量，既可匹配運行，又可節能，提高效率，還可延長使用壽命，保障系統穩定運行。變頻技術應用使制冷行業發展前行更具潛力，變頻技術在制冷行業應用也更有廣闊的市場前景。