變頻技術在中央空調制冷系統中的應用分析

楊進華

摘 要：現階段，隨著我國社會經濟及大眾物質生活水平的提升，特別是在城市熱島效應的影響下，使得城市超高層綜合體、大型購物商場及寫字樓等對于中央空調具有較高需求。但是，面對可持續發展及節能減排能源政策的相繼出臺，針對中央空調制冷系統電能消耗過大的現狀，因而需要在空調制冷系統中運用變頻技術，從而實現控制精度及運行效率的雙重提升。本文主要從中央空調制冷系統入手，對變頻技術的多種運用方式進行詳細分析。

關鍵詞：變頻技術 制冷系統 應用 節能

中圖分類號：TB657.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（b）-0094-02

目前來看，中央空調在商用建筑及民用建筑的應用愈發廣泛，并且表現出較好的市場需求前景。但是，隨著節能減排政策的出臺，使得我國空調企業也開始將目光投放至技術節能領域。從中央空調設計者的視角來看，制冷系統在制冷及加熱的工作過程中，其內部的線圈及鐵芯都會釋放出一定的熱量，并需要強油循環冷卻裝置來保障空調制冷系統的穩定運行，客觀上會消耗大量的電力能源。為此，這就更加需要運用變頻技術來實現中央空調制冷系統的高效升級及效率提升。

1 現階段中央空調系統存在的實際問題

1.1 電機頻繁啟停，降低設備使用壽命

對于市面上大多數的民用中央空調系統來說，基本上都是包括制冷系統、冷凍水循環系統、風機盤管系統、冷卻循環系統及水塔系統五個基本元件構成。目前來看，雖然以外的中央空調系統所使用的冷庫系統也能夠有效發揮流體機械及熱交換器裝置的功能，但在具體運用時也頻頻出現因系統漏洞導致的頻繁起停問題。比如說，中央空調系統在長期運行期間必須要避免過度的系統起停，主要原因在于系統設備的過度頻繁啟動，會在短時間內大幅提升啟動電流，進而加速制冷系統設備老化及硬件損傷。長期以往，中央空調電機在頻繁遭受電弧沖擊的同時，也會隨之出現一系列的相關問題。

1.2 空調運用電能浪費嚴重，存在“大流量小溫差”現象

就傳統的中央空調制冷系統來說，大多還是采用節流閥或調節閥等設備工具實現空調內部壓力及流量的監控，但總體上仍然存在一定的能源浪費現象。比如說，部分中央空調系統經過采購及安裝使用以后，由于運行環境及使用要求與額定設計標準存在顯著差異性，因而很容易出現“大流量小溫差”的現象，不僅提升了電流的流速，更是降低了空調系統的整體使用壽命。

1.3 中央空調負荷要求不科學

中央空調在額定功率及使用范圍方面存在一定的不同，這主要由使用季節、室內外溫差等因素所決定。但是，由于中央空調系統在預期設計階段，主要是按照最大溫度環境標準而設定，因此具有大約30%～50%的運行負荷過載空間。但是，在現實操作過程中，仍然還是存在空調能源浪費的情況，這對于系統控制模式及制冷系統的負荷控制技術同樣也提出了較高要求。

2 變頻器結構及基本原理

總的來說，變頻技術主要是集控制、微電子、電力電子、計算機等多種技術于一門的綜合性技術。為此，變頻器作為變頻技術運用的核心部件，在中央空調制冷系統當中更是得到了廣泛應用。從工作原理的角度來看，主要是將外部電源的電流通過整流電路、逆變電路及直流中間電路三個控制電路，從而輸出質量相對較好的直流電源。隨后，通過外部電源、電路及設備之間的有效配合，還能夠有效地提升冷區系統電機的轉速及控制精度。所以，通過將變頻器與傳統的空調交流系統相比較會發現，變頻器的內部構造較為簡單，便于快速調整冷卻系統的電機轉速，能夠滿足中央空調系統的高效率性能控制的要求。

3 變頻技術在中央空調制冷系統的應用及節能分析

3.1 制冷壓縮機的運用

從現有的中央空調制冷系統能源消耗比例情況來看，制冷壓縮機在實際工作中的能耗主要占40%～60%的左右。但是，在具體的實際運行過程中，卻發現制冷壓縮機的運行負荷只能夠達到額度設計的50%左右，長期處于一種低負荷的運載。為此，這就需要根據中央空調系統的外部環境及其他因素，從而適當地采用離心式、螺桿式的制冷壓縮機，在保證制冷壓縮機現有調節功能不變的情況下，能夠靈活地根據制冷空調系統的現實工況，既能夠提升制冷空調機的系統運行效率，同時還能夠達到“節能運行”的實際效果。

以離心式制冷壓縮機運用為例，由于該型號的制冷壓縮機在調節進氣量的過程中，主要還是依靠微電子控制裝置調節進氣口導向葉片的運動軌跡及變動幅度，因而也普遍被稱之為“扇門調節”。但是，離心式制冷壓縮機雖然能夠實現扇門葉片的速度控制，但必須在電機轉速不變的前提下進行，并且會導致負載電流的進一步降低，無法解決壓縮機內部電機的損耗及效率較低的問題。比如說，若是將離心式制冷壓縮機與變頻器相結合，雖然能夠實現空調制冷系統電機運行進度及功率的實時控制，但也會不可避免的造成電機機械疲勞、固有損耗等情況。相比之下，變頻器工具的運用，實際上卻能夠降低了電機的電流、電壓及扇葉轉速等參數，進而提升了制冷壓縮機的實際控制精度。客觀來看，根據空調制造廠家進行的設備檢驗及數據統計，發現變速離心式制冷壓縮機在低負荷運轉時，所消耗的電量僅占據以往設備的30%左右，因而在未來的中央空調制冷系統發展過程中具有明顯的優勢。

3.2 變頻空調器的運用

通常來說，變頻空調主要是借助內部系統的變頻器來改變電機的轉速，并且在編程程序器的影響下，有效調節制冷及制熱控制的方式，以更好地營造室內的健康舒適辦公環境。例如，在外部嚴重低溫的環境下，運用變頻技術能夠實現快速啟動制熱控制開關，并達到傳統中央空調系統的一倍以上。此外，變頻技術的運用也實現了無線控制及遠程操控的束縛，并且以最大額功率來啟動制冷或制熱工作，在達到預定溫度標準時，還能夠通過降低電機轉速及調整扇門的一系列措施，在低效率的工作狀態下維持室內的恒溫環境。另外，變頻空調器的運用還能有效解決系統電機頻繁啟動的現實問題，達到降低消耗及提升使用壽命的目的。

3.3 循環水泵的應用

目前來看，循環水泵同壓縮制冷器、變頻空調器一樣作為空調制冷系統的主要部分，能源消耗大約占據整體系統的1/4。但在實際運行過程中，循環水泵卻存在運行效率較低、能耗程度較高、引發系統故障等一系列問題，嚴重制約了空調制冷系統的穩定運行。為此，通過將變頻技術運用在制冷系統當中，完全可以運用變頻器來調整熱量平衡、水流量及制冷量范圍內的調節。對于提升中央空調制冷系統循環水泵的運行效率具有重要作用。

4 結語

現階段，由于中央空調系統對節電、能耗以及運行的性能和控制的精度等都應提出一定的要求，通過使用變頻技術，已達到節能、省電、提高控制精度和運行效率，還達到了環保的目的。為此，本文經過對中央空調制冷系統中的制冷壓縮機、循環水泵、變頻空調器等多方面的分析，證明了變頻技術能夠有效地實現中央空調制冷系統工作效率與節能減排的雙重提升，在提升制冷空調系統運行效率的基礎上，達到節能減排的最終目的。

參考文獻

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