變頻技術(shù)在家用空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

隨青松

摘 要：變頻空調(diào)與普通空調(diào)（或稱定速空調(diào)）最主要的區(qū)別是前者增加了變頻器，目前，變頻空調(diào)器中的變頻電路有交流變頻和直流變頻兩種形式。本文將對該技術(shù)進行分析。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；空調(diào)；原理；應(yīng)用

1 前言

隨著當(dāng)前我國發(fā)展節(jié)能減排口號的提出，能源問題已成為國家與企業(yè)關(guān)心的問題。利用先進的科技技術(shù)發(fā)展節(jié)能空調(diào)可以節(jié)省用電，為國家節(jié)能減排事業(yè)做貢獻。因此，變頻技術(shù)應(yīng)用廣泛。

2 變頻器原理

所謂的變頻器技術(shù)，其不是單一的系統(tǒng)理論體它是建立在微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和計算機技術(shù)等基礎(chǔ)之上的，因此，就目前的市場前景來看，其具有較大的發(fā)展?jié)摿褪褂脙r值。其工作的重點是通過將外部電流流經(jīng)三個控制電路，首先經(jīng)過整流電路，通過整流給逆變電路和直流中間電路提供直流電源，直流中間電路為通過將輸出過程中的直流電路進行平滑，最終得到質(zhì)量較好的直流電源。最終，通過三個步驟的緊密配合，組成的控制電路將平滑電路輸出轉(zhuǎn)化為頻率和電壓，都可以任意改變的交流電源，以最后完成調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的目的，實現(xiàn)設(shè)備的高性能發(fā)展。

3 變頻空調(diào)的優(yōu)點

3.1 節(jié)能、經(jīng)濟性好

（1）變頻空調(diào)采用的是軟啟動，能以低頻率啟動運行。啟動電流不超額定電流，如海信變頻機系列，啟動電流僅為額定電流的1/2，而定速空調(diào)啟動電流為額定電流的5～7倍；再者變頻空調(diào)是改變電源頻率使制冷機的轉(zhuǎn)速改變，從而改變制冷量適應(yīng)不同的工況，以達到最佳效率，當(dāng)溫度達到設(shè)定值后，在低頻率運轉(zhuǎn)維持恒溫，此時的功率僅為幾百瓦，沒有頻繁啟動帶來的電力浪費。經(jīng)日本等國家充分驗證，變頻空調(diào)比定速空調(diào)節(jié)能1/3以上。

（2）高能效比節(jié)能。即空調(diào)在制冷運轉(zhuǎn)時，其制冷量與所消耗的電功率之比（實測制冷量/實際消耗電功率），其單位為W/W，它是反映一臺空調(diào)器性能的重要參數(shù)，這個比值越大空調(diào)器越省電，即所耗費的電量能夠得到較大的空調(diào)冷量。實際上，一般出廠的空調(diào)器沒有提供這項數(shù)據(jù)，但可根據(jù)銘牌上提供的銘牌制冷量/銘牌輸入功率進行估算。普通空調(diào)能效比一般在2.8（W/W）以下，而變頻空調(diào)一般都在3.2（W/W）左右。

3.2 舒適度高

（1）啟動后可快速達到設(shè)定溫度，縮短了室內(nèi)溫度不適的時間。由于變頻空調(diào)的最高使用頻率都在100Hz以上，為工頻50Hz的2倍，一般變頻空調(diào)一開始即以最高頻率運轉(zhuǎn)，降低10℃僅需一般空調(diào)1/4的時間。

（2）室內(nèi)溫度變化小且穩(wěn)定。因為高速運轉(zhuǎn)達到設(shè)定溫度后頻率自動減低到30Hz左右運轉(zhuǎn)，以保持溫度的恒定，從而改變了普通空調(diào)3℃的溫差，實現(xiàn)了1℃恒溫，避免了普通空調(diào)忽冷忽熱的不適感，充分享受恒溫的舒適。

（3）降噪靜音。變頻空調(diào)在運轉(zhuǎn)過程中，沒有頻繁的開停機現(xiàn)象，所以不會產(chǎn)生開停機的動作聲以及壓縮機啟停時發(fā)出的氣流聲和振動聲。壓縮機長期在低速下工作，噪聲自然也較少，一般的變頻空調(diào)室內(nèi)機噪音為35db（A），而普通空調(diào)大致為45db（A）。變頻空調(diào)除了上述節(jié)能、舒適、降噪靜音等外，還有較好的經(jīng)濟效益。雖然一次性投資較多，但從長遠使用角度來考慮也是合算的，此外壓縮機大部分時間都工作在低速，可減少機械磨損，故延長整機的使用壽命。

4 變頻技術(shù)在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用

4.1 制冷壓縮機的應(yīng)用

中央空調(diào)的制冷系統(tǒng)中，制冷壓縮機是非常重要的組成部分。制冷壓縮機在中央空調(diào)整個制冷工作過程中占耗電量的40%左右，而且在實際的運行過程之中，每年的平均負荷估計大約是在峰值負荷的60%左右，但是僅占壓縮機容量的50%，這樣的結(jié)果就是壓縮機基本上都是在低負荷載的情況下運轉(zhuǎn)。將制冷壓縮機應(yīng)用到中央空調(diào)制冷的系統(tǒng)中，要按照空調(diào)實際使用情況進行應(yīng)用，對于中央空調(diào)而言主要就可以使用螺桿式、活塞式和離心式這幾種類型，并且需要確保這種壓縮機結(jié)構(gòu)設(shè)計上配有調(diào)節(jié)功能。這樣才能夠按照實際的工況對壓縮機進行變化調(diào)整，能夠?qū)r的不同做出更好的適應(yīng)，從而將制冷空調(diào)系統(tǒng)的運行效率提高，更加有益于系統(tǒng)運行的節(jié)能。

例如，在使用離心式的壓縮機的時候，這種壓縮機的工作方式主要是通過進氣口導(dǎo)向葉片的變化對進氣量調(diào)節(jié)變化，從而實現(xiàn)對制冷量的調(diào)節(jié)，一般我們都叫做扇門調(diào)節(jié)。根據(jù)目前的制冷空調(diào)系統(tǒng)的工作狀況而言，扇門調(diào)節(jié)雖然具有一定的節(jié)能作用，但同時也會帶來電機負載電流降低，使得電機的電壓和轉(zhuǎn)速都保持穩(wěn)定，因此導(dǎo)致電機在低負荷下效率低的問題無法徹底解決，不能夠達到根本的節(jié)能目的。假如使用變頻器進行調(diào)速的話，則可以降低電機的附在損耗、固有損耗以及其他損耗，隨著電機的電壓、電流和轉(zhuǎn)速頻率也會跟著下降，因此電機功耗自然就降低，運行參數(shù)的控制精度將會提升。在此種情況下，變速離心式壓縮機節(jié)能效果能夠提升30%以上，尤其是在低負荷的情況下節(jié)電能夠達到70%以上，是將來中央空調(diào)制冷技術(shù)的核心，值得推廣。

4.2 風(fēng)系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的中央空調(diào)中，都是使用固定風(fēng)量控制系統(tǒng)，導(dǎo)致新風(fēng)量的調(diào)節(jié)既不方便，而且空調(diào)的能耗又高。一旦中央空調(diào)引入新風(fēng)VAV變頻技術(shù)以后，能夠調(diào)節(jié)節(jié)約30%的空調(diào)負荷，節(jié)省能耗高達50%。這種技術(shù)的使用將改變以前的送風(fēng)靜壓和溫度等來控制，而是通過變靜雅和變溫度的方法實現(xiàn)節(jié)能、舒適的目的。如今，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提升，變頻集中式中央空調(diào)在市場上逐漸熱銷，這種空調(diào)通過將中央空調(diào)與家用空調(diào)的優(yōu)點結(jié)合，從而實現(xiàn)更加節(jié)能環(huán)保、靈活設(shè)計等方面的優(yōu)點，使得空調(diào)發(fā)展具有更好水準(zhǔn)。

4.3 循環(huán)水泵的應(yīng)用

循環(huán)水泵也是中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的重要組成部分，在整個空調(diào)系統(tǒng)制冷運行的工作之中，循環(huán)水泵的耗電量估計占整個系統(tǒng)的25%。所以對于中央空調(diào)的制冷節(jié)能，就需要對循環(huán)水泵節(jié)能重視。目前的制冷空調(diào)系統(tǒng)常用的就是VM系統(tǒng)，在工作的過程中自動調(diào)節(jié)主要是依照系統(tǒng)負荷決定。但是在實際的運行過程之中，可以得知循環(huán)系統(tǒng)的水泵選型、調(diào)控方式的制冷機組和用戶之間出現(xiàn)脫節(jié)的情形，導(dǎo)致循環(huán)水泵控制效果差，而且在能源效率上也會出現(xiàn)許多問題，結(jié)果運行效率低，甚至還會造成VM節(jié)能系統(tǒng)出現(xiàn)問題，造成整體的節(jié)能效果差，不利于整個中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展，所以必須采取有效的措施才能夠解決VM系統(tǒng)的節(jié)能問題。例如，引入變頻器技術(shù)應(yīng)用熱量平和關(guān)系式，而且自動同步調(diào)節(jié)制冷量和水流量，由此達到全流量范圍內(nèi)的有效調(diào)節(jié)，這樣一年下來節(jié)電能夠達到50%左右。此外，依照當(dāng)前的VM系統(tǒng)運行狀況而言，使用的變頻技術(shù)在控制上還是存在一些技術(shù)性的問題需要及時解決，不然將會造成整個中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的運行效率，因此要充分應(yīng)用變頻技術(shù)改進循環(huán)水泵的運行，真正地將循環(huán)水泵的工作效率提高。

4.4 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制應(yīng)用

中央空調(diào)系統(tǒng)的冷卻塔的水溫是根據(jù)環(huán)境的溫度不斷變化的，其單側(cè)水溫是不能夠精準(zhǔn)地反映冷凍機工作產(chǎn)出的熱量。因此冷卻泵控制依據(jù)最后就是按照進水和回水兩者之間的溫度差，達到進水和回水間的恒溫差控制比較合理。如果兩者溫差大，表明冷凍機組產(chǎn)生大量熱量，需要提高冷氣泵的轉(zhuǎn)速，加快冷切水的循環(huán)速度；反之就是降低冷切水的循環(huán)速度，達到省電的目的。

5 結(jié)束語

變頻技術(shù)是20世紀(jì)80年代問世的一種高新技術(shù)它應(yīng)用在家用空調(diào)上，使家用空調(diào)在節(jié)能、舒適、工作適應(yīng)范圍等方面都得到了很大的改善，使家用空調(diào)完成了一次新的革命。隨著該項技術(shù)的日益完善，該項技術(shù)也將在更大的范圍推廣和應(yīng)用。

參考文獻：

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