變頻技術在制冷空調系統中的應用與發展

張海花

【摘 要】空調的節能技術應當跟上社會發展，對其能量損耗控制在合理范圍內。而變頻技術能夠控制空調在制冷過程中所造成的能量損失，不僅能幫助人們改善居住環境，還能進一步創新發展變頻技術，將使得空調的運行效率得到提升，并將我國的節能減排理念切實落地。

【關鍵詞】變頻技術；空調系統；應用與發展

空調在當前城市建筑應用中越來越廣泛，但由于空調制冷系統在運行過程中消耗的能源占比較大，不利于當前我國社會能源的可持續發展。所以，針對空調制冷系統的能耗問題，應充分重視，并對其展開具有針對性的研究，采取相應的措施和方法，引進現代化的技術手段，提升空調制冷系統工作效率，并重點減少空調制冷過程中所需的能源消耗。一般來說，空調設計之初為了滿足空調系統的最大負荷，制造商往往會預留10%～20%的余量。也就是說，在空調的節能領域研究存在一定的富余，對于空調的性能優化仍具有上升空間。變頻技術的引進使空調的性能更加優良，同時提升了室內環境的舒適度，滿足人體對于室內溫控的實際需求。而且，該項技術的應用能夠有效地降低空調運行過程中所需的能耗，使空調智能化、自動化水平大大提高。

1.空調的構成及其制冷原理

總體上來說，空調由3大系統組成，其分別是主機制冷系統、冷凍水循環系統與冷卻水循環系統。主機制冷系統的工作主要是集中制造冷源。其工作流程為制冷劑通過壓縮機被壓縮成為液態的制冷劑，其在蒸發器中的冷凍水進行制冷，被制冷后的冷凍水被循環制建筑物的各個區域，對建筑物中的各個區域進行降溫達到調節溫度的作用。過去氟利昂為經常用到的制冷機，但是由于氟利昂會對環境產生一定的負面影響，因此，當前空調系統所采用的制冷機通常是環保型的制冷劑，以達到保護環境的效果。冷凍水循環系統主要是通過冷凍水為載體，將主機制冷系統產生的集中冷源循環到建筑物的各個區域末端，簡而言之，冷凍水循環系統就是攜帶并運輸冷源的一個過程。其運輸過程大致是冷凍水通過冷凍泵被加壓，然后被流送至冷凍水管，冷凍水通過冷凍水管流經風機盤管時，風機盤管后安裝的風機將冷風吹向冷凍水管，此時冷凍水管中的冷卻水與室內的熱量進行交換，冷凍水管中的冷卻水經過風機盤管時，溫度已經上升，溫度上升后的冷凍水通過冷凍水管，再次流回冷凍主機內，再次被制冷然后流經各個區域，形成冷凍水的循環，達到運輸冷源的職責。冷卻水循環系統并不直接參與調節室內溫度的環節，它是為了保障主機制冷系統的正常運轉而從制冷主機中帶走多余的熱量，屬于是整個空調系統正常運轉的，一道保障系統。其過程可以描述為冷卻水通過冷卻泵被加壓，被送至冷卻塔中經過冷卻塔的冷卻處理，隨后通過冷卻水管，流經制冷主機當中，并帶走主機在制冷過程中，綜合產生的熱量，冷卻水吸收完主機所產生的熱量之后，再通過冷卻水管回到冷卻塔當中，繼續被冷卻，然后再送至冷凍主機當中完成吸收熱量的任務，如此形成循環形成冷卻水循環系統，持續保障主機的正常運轉。

2.變頻技術在空調系統中的應用

2.1制冷壓縮機的應用

在制冷空調系統中還有一個核心組成內容就是制冷壓縮機，制冷空調系統在日常運行的時候，整體消耗電量里有40%都是被制冷壓縮機耗費的，在具體的實踐工作里，每一年的平均負荷已經能夠達到峰值熱負荷的60%，但是只占壓縮機容量的50%，這就在很大程度上導致壓縮機在運作時有多數時間是在低負載情況下運作的。在制冷空調系統里運用制冷壓縮機，要結合空調的實際情況做出科學、合理的運用，例如在空調系統和大型或中型冷庫里，就可以選取活塞式、螺桿式、離心式等種類的壓縮機，同時還要確保壓縮機結構內的調節功能能夠跟隨實際運行情況有效調節制冷壓縮機，使其可以靈活適應多變的情況，進一步實現提高制冷空調系統的運行效率，保障系統在運行時可以充分發揮節能作用。再舉個例子，在選用離心式壓縮機工作的時候，其一般是通過進氣口導向葉片開度的變化對氣量進行調整，然后對制冷量進行控制，這種方式被稱作扇門調節。結合當下的制冷空調系統實際運作情況而言，扇門調節是可以實現節能功能的，但是使用扇門調節會導致電機負載電流持續下降，這個時候電機的轉速和電壓是相對恒定的，在這個情況下，并不能改善和強化電機在低負荷運行下工作效率低的問題，也就不能實現節能作用。假如選取變頻器進行調速，還會降低電機的固有損耗、附在損耗和其他相關損耗，如此一來，電機的電流、電壓和轉速頻率都會跟著降低，電機的功耗也會伴隨流量一起下降，提高了運行數據的控制精準性。出現以上情況時，變速離心式壓縮機的平均節電量要高于30%，在低負荷情況下節電量將要高于70%，由此可見，在日后把制冷壓縮機應用到制冷空調系統內是一項非常有推廣意義和價值的先進技術。

2.2循環水泵的應用研究

循環水泵在空調整個制冷系統運行工作中的耗電量約占整個系統的四分之一，因此，對循環水泵的節能研究不可忽視。針對當前市場上大部分空調制冷系統中最常用的VM系統，該系統在運行過程中主要依靠系統負荷進行自動調節。但該系統在應用過程中普遍存在調控方式與用戶之間的脫節情況，進而影響到循環水泵的控制效果，同時也會造成空調能源消耗的增加，致使空調運行效率低下。這種情況甚至還極有可能引發VM系統故障，為空調制冷系統的穩定運行造成極大的隱患。此類問題可引進變頻技術得以良好的解決。對于此類情況，可以引進變頻器進行技術應用，通過變頻器的熱量平和關系式達到對水流量以及制冷量的自動同步調控，從而有效地對空調運行過程中的全流量范圍進行調節，實現節約能耗的目的。變頻技術對冷卻水循環系統的控制，主要表現在首先根據安裝在空調內的溫度傳感器計算出溫度差，變頻模塊會通過這個溫度差對于冷卻水循環系統中水泵進行調節，進而控制著冷卻水循環的流速以及水泵的轉速，例如當得到了這個溫度差反饋較小時，則說明室內溫度較低，主機制冷系統所產生的熱量較低，變頻模塊便會降低，冷卻水循環系統水泵的轉速并降低冷卻水的循環速度；當溫度監測模塊計算出溫度差較高時，則說明室內溫度較高，并且主機產生的多余熱量較多，那么變頻模塊將會加速冷卻水循環系統水泵的轉速，加快冷卻水的循環速度，來實現對空調主機系統的降溫，保障著空調主機制冷系統的正常運轉。簡而言之，變頻模塊就是通過溫度差來控制冷卻水循環系統中水泵的轉速不僅可以帶走主機制冷系統中產生的多余熱量，同時，也有效地對能量損耗進行了控制。

3.結束語

綜上所述，變頻技術在空調制冷系統中的應用符合我國節能減排政策要求，能夠極大地提升空調制冷效率，同時在實際應用過程中使空調更加智能化，提升了用戶的體驗，并實現對室內溫度的恒溫控制。變頻技術能夠降低空調制冷系統運行的能源消耗，實現空調的節能減排目的。現階段，隨著我國節能減排政策的深入推進，變頻技術在空調制冷系統中的應用也會越來越廣泛，應用變頻技術有利于實現空調的節能減排，而且還能夠提升空調的運行效率。因此，變頻技術在空調制冷系統中的應用具有十分廣闊的前景，未來將會更加深入和廣泛地應用于該項領域中。對此，相關的技術人員更應加強變頻技術的應用研究，并重視該項技術的更新，從而為空調的節能減排發展提供更大的發展空間。

【參考文獻】

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