變頻器在太陽能空調(diào)中的使用技術研究與實現(xiàn)

【摘 要】從70年代開始，太陽能技術得到了發(fā)展與應用，隨之，太陽能空調(diào)業(yè)也發(fā)展起來。而變頻技術的應用于太陽能空調(diào)的結(jié)合，使得空調(diào)的發(fā)展有了更廣泛的發(fā)展空間。本文主要從變頻技術的介紹入手，并簡要分析太陽能空調(diào)的技術與發(fā)展前景，最后就太陽能與變頻器技術的結(jié)合使用提出了幾點看法。

【關鍵詞】變頻器；太陽能空調(diào)；技術研究；實現(xiàn)

近年來，伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及人們生活水平與質(zhì)量的提高，人們的要求也隨之提高，各種家用電器也隨之普及，尤其是空調(diào)的使用，更是越來越得到人們的青睞。但是，當前的空調(diào)雖然制冷效果比較好，但是卻存在很大的問題，不僅消耗能量大，而且對環(huán)境的污染比較嚴重，因此，新技術的開發(fā)與引用就顯得尤為重要，而變頻器技術與太陽能空調(diào)的結(jié)合就是順應了這一發(fā)展趨勢，使得太陽能空調(diào)的發(fā)展前景更為廣泛。

一、變頻器技術概述

1、變頻器技術

變頻器技術是將自動控制、電力電子、微電子以及通信等的技術融為一體的一種高科技的技術，具有調(diào)速、節(jié)能、節(jié)電、高效以及可靠的優(yōu)點，因此，被廣泛應用到很多的領域。而在家用電器領域的應用，主要有變頻空調(diào)、變頻電動車以及變頻洗衣機等等。變頻器技術綜合性很強，并且隨著各種技術的發(fā)展而不斷發(fā)展變化。變頻器的交流調(diào)速系統(tǒng)更是得到了廣泛的使用，其環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)點被廣泛應用到天陽能空調(diào)上，并且技術不斷地發(fā)展。

2、變頻器技術的結(jié)構(gòu)與功能

變頻器技術是將工頻電源轉(zhuǎn)換為各種頻率的交流電源，從而實現(xiàn)電機之間的變速運行，并且通過控制電路來對主電路進行控制，使得整個的交流電路由交流電轉(zhuǎn)換為直流電，最終將其逆化為交流電。

變頻器雖然種類很多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有很大的不同，但是基本結(jié)構(gòu)卻大體相同，主要作用通過對工頻的電源進行整合以及整流，并且傳送給控制電路與逆變電路，以自身需要的直流電源，其作用主要是通過整流電路進行平滑輸出，從而保障取得質(zhì)量比較高的電源，為電機進行服務。

3、變頻器的選擇

不同用途的變頻器選擇也不相同，對于風機來說，可以選用價格比較低廉的；

對于那些對低速有要求的機械，因為有調(diào)速的精度，所以要求比較高，可選用矢量控制型的變頻器。

二、太陽能空調(diào)的應用與發(fā)展

（一）太陽能空調(diào)的原理

太陽能空調(diào)利用吸收式制冷技術，將太陽能系統(tǒng)中的熱源，利用太陽能加熱來進行置換，轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)需要的設備與能量。吸收式致冷技術是將致冷劑的液體將其汽化吸熱從而實現(xiàn)致冷，該制冷技術直接應用熱能進行驅(qū)動，從而通過消耗熱能將熱量由低溫物體向高溫物體進行轉(zhuǎn)移。在吸收式的制冷系統(tǒng)中，熱源主要來源于發(fā)電廠的廢熱或者是專門的熱源，因此，不論是發(fā)電廠生產(chǎn)的余熱或是鍋爐提供的能源，需要消耗很多的煤炭或是能量，從節(jié)能的角度來看，是很不值得的。

（二）太陽能空調(diào)的發(fā)展前景

太陽能空調(diào)具有很大的優(yōu)勢與發(fā)展前景，主要有以下幾個方面：

1、太陽能空調(diào)的經(jīng)濟功能

空調(diào)器的廣泛使用，使得用電量的大量增加，但是由于我國的電力系統(tǒng)的特性，如調(diào)節(jié)性能比較差，或是用電高峰與低峰間的電差差異，使得用電量的不平衡?？照{(diào)的大量普及以及廣泛的應用，會造成能源的浪費與環(huán)境的污染，有很大的壞處。但是太陽能空調(diào)的應用，不僅有利于節(jié)約資源，還有巨大的環(huán)保價值，因此，太陽能空調(diào)的應用推廣會給國家以及個人帶來巨大的經(jīng)濟效益與社會效益。

2、太陽能空調(diào)的節(jié)能功能

當前，能源的缺乏已經(jīng)成為一種趨勢，因此，節(jié)能成為經(jīng)濟發(fā)展的主題。因此，改善能源結(jié)構(gòu)，提高能源的使用效率，有限度的使用煤炭，為節(jié)能奠定基礎。太陽能技術的使用，很大程度上利用了自然資源，從而可以有效的節(jié)約能源的使用。能量守恒定律以及熱學第二定律的提出，使得節(jié)能成為了一種可能，因此，太陽能技術的使用就順應了這一趨勢，可以最大限度的節(jié)約能源，太陽能空調(diào)將自然界中的太陽能熱能最大限度的轉(zhuǎn)化為熱能利用，不僅提高了經(jīng)濟效益與價值，而且還可以有效的進行節(jié)能。

3、太陽能空調(diào)的環(huán)保功能

工業(yè)與民用電器等的大量使用，使得現(xiàn)階段的環(huán)境問題越來越突出，環(huán)境保護則成為經(jīng)濟發(fā)展中需要注意的重要問題。傳統(tǒng)的空調(diào)采用氟利昂這一化學物質(zhì)作為原料，不僅制冷效果不好，而且對環(huán)境造成巨大的沖擊，不符合現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展的要求。而太陽能空調(diào)，采用氨溶液來進行制冷，從而有效減少了有害物質(zhì)的排放，對環(huán)境保護有很大的保護作用，因此，太陽能空調(diào)的環(huán)保功能不能忽視。

4、太陽能功能的市場需求

我國每年新增的居住建筑面積很大，而且由于環(huán)境以及氣候的原因，我國的很多地區(qū)都很適合使用太陽能的電器，因此，再加上環(huán)境的影響以及國家政策的支持，太陽能空調(diào)的使用具有很大的發(fā)展前景，一定能得到很好的推廣與快速的發(fā)展。

三、變頻器在太陽能空調(diào)中的使用技術研究

變頻器太陽能空調(diào)與一般的空調(diào)不同，具有自身的特點，主要變現(xiàn)在：

1、利用變頻器技術調(diào)控溶量

泵與風機的軸功率N與其流量Q、揚程H(壓力)與轉(zhuǎn)速n之間的關系為：

公式中，ρ為密度，Q1、H1、N1是轉(zhuǎn)速為n1時的泵參數(shù)，Q1、H1、N1是轉(zhuǎn)速為n1時的泵參數(shù)?？梢钥闯觯没蝻L機的軸功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比。揚程與轉(zhuǎn)速的2次方成正比，流量與轉(zhuǎn)速的1次方成正比。

將變頻器技術應用到太陽能空調(diào)中，在太陽能系統(tǒng)中安置變頻調(diào)速裝置，一旦溶液的流量需要進行減少時，可以不采用傳統(tǒng)的將閥門出口關小的方法，而是利用太陽能系統(tǒng)中安置的變頻調(diào)速裝置來改變風機電動機或泵的轉(zhuǎn)速，這樣就可以使系統(tǒng)在減少流量的同時又將系統(tǒng)的阻力降低，從而不僅可以有效地減少流量，還可以減少風機電動機使用中的軸功率，從而可以有效地控制溶量，進行節(jié)能。

2、利用變頻器技術進行節(jié)能

風機或泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的3次方成正比，而溶液的流量與風機或泵的轉(zhuǎn)速的1次方成正比，因此風機或泵的軸功率就與溶液的流量的3次方成正比，因此，在這種情況下，當溶液的流量減少為原來的80%時，軸功率減少為原來的51%；而當溶液流量是原來的60%時，軸功率減少為原來的22%左右，因此，變頻器技術在節(jié)能方面是很有效的。

3、變頻器應用到太陽能空調(diào)中的優(yōu)點

變頻太陽能空調(diào)具有不可變頻空調(diào)所沒有的優(yōu)點，其工作原理由室內(nèi)機與室外機構(gòu)成，室內(nèi)機包括蒸發(fā)器以及風機，室外機則是由冷凝風機、冷凝器以及節(jié)流元件構(gòu)成，并且兩邊由制冷劑管連接起來，而室內(nèi)機可以與數(shù)十臺室內(nèi)機相連接，其自控系統(tǒng)可以與系統(tǒng)配置情況以及控點溫度情況對室外的流量進行調(diào)整，從而可以保證整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致的進行高效工作，變頻太陽能空調(diào)的優(yōu)點主要表現(xiàn)在：

第一，需要的電流小

變頻太陽能空調(diào)啟動的電流比較小，因此它不存在啟動時沖擊電能表以及電網(wǎng)的問題，可以有效的延長電機以及空調(diào)的壽命與有效使用年限，還可以減少對使用中的其他家用電器的影響與干擾。

第二，電壓實用范圍廣

與其他的太陽能空調(diào)相比，變頻太陽能空調(diào)能在廣泛的電壓內(nèi)運行，甚至是電壓低于187V的情況下也可以自如的運行。

第三，節(jié)能效果好

變頻太陽能空調(diào)在低溫以及輕載的狀態(tài)下，都可以很好地運行且性能比較好，而且太陽能是一種比較廣泛的自然資源，比起那些不可再生資源，應用范圍更為廣泛，因此，可以有效地實現(xiàn)節(jié)能。

四、變頻器技術在太陽能空調(diào)中的實現(xiàn)

變頻太陽能空調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1

1、太陽能空調(diào)主要有兩類工作方式

第一，系統(tǒng)先是實現(xiàn)由光至電的轉(zhuǎn)換，然后再由電力驅(qū)動制冷機來進行制冷，這種系統(tǒng)下的工作方式不僅工作原理比較簡單，而且很容易實現(xiàn)，但是缺點是成本比較高，海爾公司生產(chǎn)過此類空調(diào)。

第二，太陽能先轉(zhuǎn)換熱能，然后再由轉(zhuǎn)換的熱能進行制冷，當前的很多科學研究集中在這一類空調(diào)的研究與利用上，這類空調(diào)的制冷方式技術要求比較高，但是卻有很多的優(yōu)點，如無噪音、成本低且環(huán)保。這種方式工作的太陽能空調(diào)可以分為吸收式和吸附式兩種。吸附式主要是利用固體吸附劑進行吸附從而產(chǎn)生制冷的效果，最常用的吸附劑主要有活性炭一甲醇和有分子篩一水等。

2、變頻器技術應用到太陽能空調(diào)的工作原理

當前，吸收式的制冷技術研究比較廣泛，而且應用也比較廣，這種制冷技術是利用太陽能系統(tǒng)中的集熱器來收集太陽能從而產(chǎn)生熱空氣或是熱水，然后再利用產(chǎn)生的熱空氣或是熱水將其置換到制冷劑中來進行制冷。

將變頻器技術應用到太陽能空調(diào)系統(tǒng)中，其工作原理主要是，將變頻器中的調(diào)速技術與傳統(tǒng)的太陽能空調(diào)相結(jié)合，從而可以利用變頻器來進行太陽能空調(diào)的制冷與技術應用。變頻器技術應用到太陽能系統(tǒng)中，是機電一體的產(chǎn)物，一臺變頻太陽能空調(diào)不僅需要擁有變頻冷凝器設備，還需要有變頻控制器的有效方案，另外，還需要進行電子膨脹閥節(jié)流元件的選擇。在這種情況下，可以實現(xiàn)速度與速率的匹配，從而可以有效地實現(xiàn)空調(diào)的節(jié)能效用比。變頻器對太陽能空調(diào)器有著很重要的作用，變頻器主要是通過改變電源頻率的方式來對冷凝器、循環(huán)泵等進行轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，從而有效實現(xiàn)制冷的目的，變頻器具有的控制簡易、范圍大、重量輕以及體積小的優(yōu)點，是當前最為理想的制冷控制方式。

結(jié)語

當前的大背景下，能源的短缺已成為一種趨勢，也是各國努力需要解決的問題，因此，最大限度的節(jié)約能源成為世界面臨的一個重要任務。而太陽能空調(diào)作為一種充分利用資源的有效方式，得到了人們的青睞，但是其本身卻存在缺陷。變頻器技術的應用，可以有效地解決太陽能空調(diào)應用中不足，因此，變頻器在太陽能空調(diào)中的應用顯得尤為重要。變頻太陽能的使用，不僅具有良好的性能，而且還可以節(jié)約資源，保護環(huán)境，值得大范圍的推廣與使用，變頻太陽能空調(diào)的使用與推廣，必然能得到好的社會效益與經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]賈雙成.變頻器技術在太陽能空調(diào)中的應用[J].節(jié)能，2007(07)

[2]倪潮鵬.變頻調(diào)速技術在暖通空調(diào)中的應用[J].日用電器，2006(05)

[3]李偉龍，張文學.變頻器技術介紹[J].船電技術，2010(01)

[4]彭嘉寧.變頻器技術及其應用[J].寧夏電力，2009(01)

[5]徐如敬.PLC和變頻器在中央空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能應用[J].電氣技術，2009(01)

[6]金洪文，李穎.太陽能空調(diào)的可行性研究[J].長春工程學院學報(自然科學版)，2002（03）

[7]張建軍.淺談我國變頻器技術的發(fā)展[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2005(10)