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

楊進(jìn)華

摘 要：現(xiàn)階段，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)及大眾物質(zhì)生活水平的提升，特別是在城市熱島效應(yīng)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(diào)具有較高需求。但是，面對可持續(xù)發(fā)展及節(jié)能減排能源政策的相繼出臺，針對中央空調(diào)制冷系統(tǒng)電能消耗過大的現(xiàn)狀，因而需要在空調(diào)制冷系統(tǒng)中運(yùn)用變頻技術(shù)，從而實現(xiàn)控制精度及運(yùn)行效率的雙重提升。本文主要從中央空調(diào)制冷系統(tǒng)入手，對變頻技術(shù)的多種運(yùn)用方式進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù) 制冷系統(tǒng) 應(yīng)用 節(jié)能

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

目前來看，中央空調(diào)在商用建筑及民用建筑的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，并且表現(xiàn)出較好的市場需求前景。但是，隨著節(jié)能減排政策的出臺，使得我國空調(diào)企業(yè)也開始將目光投放至技術(shù)節(jié)能領(lǐng)域。從中央空調(diào)設(shè)計者的視角來看，制冷系統(tǒng)在制冷及加熱的工作過程中，其內(nèi)部的線圈及鐵芯都會釋放出一定的熱量，并需要強(qiáng)油循環(huán)冷卻裝置來保障空調(diào)制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，客觀上會消耗大量的電力能源。為此，這就更加需要運(yùn)用變頻技術(shù)來實現(xiàn)中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的高效升級及效率提升。

1 現(xiàn)階段中央空調(diào)系統(tǒng)存在的實際問題

1.1 電機(jī)頻繁啟停，降低設(shè)備使用壽命

對于市面上大多數(shù)的民用中央空調(diào)系統(tǒng)來說，基本上都是包括制冷系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)、冷卻循環(huán)系統(tǒng)及水塔系統(tǒng)五個基本元件構(gòu)成。目前來看，雖然以外的中央空調(diào)系統(tǒng)所使用的冷庫系統(tǒng)也能夠有效發(fā)揮流體機(jī)械及熱交換器裝置的功能，但在具體運(yùn)用時也頻頻出現(xiàn)因系統(tǒng)漏洞導(dǎo)致的頻繁起停問題。比如說，中央空調(diào)系統(tǒng)在長期運(yùn)行期間必須要避免過度的系統(tǒng)起停，主要原因在于系統(tǒng)設(shè)備的過度頻繁啟動，會在短時間內(nèi)大幅提升啟動電流，進(jìn)而加速制冷系統(tǒng)設(shè)備老化及硬件損傷。長期以往，中央空調(diào)電機(jī)在頻繁遭受電弧沖擊的同時，也會隨之出現(xiàn)一系列的相關(guān)問題。

1.2 空調(diào)運(yùn)用電能浪費(fèi)嚴(yán)重，存在“大流量小溫差”現(xiàn)象

就傳統(tǒng)的中央空調(diào)制冷系統(tǒng)來說，大多還是采用節(jié)流閥或調(diào)節(jié)閥等設(shè)備工具實現(xiàn)空調(diào)內(nèi)部壓力及流量的監(jiān)控，但總體上仍然存在一定的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。比如說，部分中央空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)過采購及安裝使用以后，由于運(yùn)行環(huán)境及使用要求與額定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)存在顯著差異性，因而很容易出現(xiàn)“大流量小溫差”的現(xiàn)象，不僅提升了電流的流速，更是降低了空調(diào)系統(tǒng)的整體使用壽命。

1.3 中央空調(diào)負(fù)荷要求不科學(xué)

中央空調(diào)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(jié)、室內(nèi)外溫差等因素所決定。但是，由于中央空調(diào)系統(tǒng)在預(yù)期設(shè)計階段，主要是按照最大溫度環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)定，因此具有大約30%～50%的運(yùn)行負(fù)荷過載空間。但是，在現(xiàn)實操作過程中，仍然還是存在空調(diào)能源浪費(fèi)的情況，這對于系統(tǒng)控制模式及制冷系統(tǒng)的負(fù)荷控制技術(shù)同樣也提出了較高要求。

2 變頻器結(jié)構(gòu)及基本原理

總的來說，變頻技術(shù)主要是集控制、微電子、電力電子、計算機(jī)等多種技術(shù)于一門的綜合性技術(shù)。為此，變頻器作為變頻技術(shù)運(yùn)用的核心部件，在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)當(dāng)中更是得到了廣泛應(yīng)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(zhì)量相對較好的直流電源。隨后，通過外部電源、電路及設(shè)備之間的有效配合，還能夠有效地提升冷區(qū)系統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及控制精度。所以，通過將變頻器與傳統(tǒng)的空調(diào)交流系統(tǒng)相比較會發(fā)現(xiàn)，變頻器的內(nèi)部構(gòu)造較為簡單，便于快速調(diào)整冷卻系統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，能夠滿足中央空調(diào)系統(tǒng)的高效率性能控制的要求。

3 變頻技術(shù)在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的應(yīng)用及節(jié)能分析

3.1 制冷壓縮機(jī)的運(yùn)用

從現(xiàn)有的中央空調(diào)制冷系統(tǒng)能源消耗比例情況來看，制冷壓縮機(jī)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(yùn)行過程中，卻發(fā)現(xiàn)制冷壓縮機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷只能夠達(dá)到額度設(shè)計的50%左右，長期處于一種低負(fù)荷的運(yùn)載。為此，這就需要根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)的外部環(huán)境及其他因素，從而適當(dāng)?shù)夭捎秒x心式、螺桿式的制冷壓縮機(jī)，在保證制冷壓縮機(jī)現(xiàn)有調(diào)節(jié)功能不變的情況下，能夠靈活地根據(jù)制冷空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)實工況，既能夠提升制冷空調(diào)機(jī)的系統(tǒng)運(yùn)行效率，同時還能夠達(dá)到“節(jié)能運(yùn)行”的實際效果。

以離心式制冷壓縮機(jī)運(yùn)用為例，由于該型號的制冷壓縮機(jī)在調(diào)節(jié)進(jìn)氣量的過程中，主要還是依靠微電子控制裝置調(diào)節(jié)進(jìn)氣口導(dǎo)向葉片的運(yùn)動軌跡及變動幅度，因而也普遍被稱之為“扇門調(diào)節(jié)”。但是，離心式制冷壓縮機(jī)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)扇門葉片的速度控制，但必須在電機(jī)轉(zhuǎn)速不變的前提下進(jìn)行，并且會導(dǎo)致負(fù)載電流的進(jìn)一步降低，無法解決壓縮機(jī)內(nèi)部電機(jī)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(jī)與變頻器相結(jié)合，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)制冷系統(tǒng)電機(jī)運(yùn)行進(jìn)度及功率的實時控制，但也會不可避免的造成電機(jī)機(jī)械疲勞、固有損耗等情況。相比之下，變頻器工具的運(yùn)用，實際上卻能夠降低了電機(jī)的電流、電壓及扇葉轉(zhuǎn)速等參數(shù)，進(jìn)而提升了制冷壓縮機(jī)的實際控制精度?？陀^來看，根據(jù)空調(diào)制造廠家進(jìn)行的設(shè)備檢驗及數(shù)據(jù)統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)變速離心式制冷壓縮機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，所消耗的電量僅占據(jù)以往設(shè)備的30%左右，因而在未來的中央空調(diào)制冷系統(tǒng)發(fā)展過程中具有明顯的優(yōu)勢。

3.2 變頻空調(diào)器的運(yùn)用

通常來說，變頻空調(diào)主要是借助內(nèi)部系統(tǒng)的變頻器來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且在編程程序器的影響下，有效調(diào)節(jié)制冷及制熱控制的方式，以更好地營造室內(nèi)的健康舒適辦公環(huán)境。例如，在外部嚴(yán)重低溫的環(huán)境下，運(yùn)用變頻技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)快速啟動制熱控制開關(guān)，并達(dá)到傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的一倍以上。此外，變頻技術(shù)的運(yùn)用也實現(xiàn)了無線控制及遠(yuǎn)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(dá)到預(yù)定溫度標(biāo)準(zhǔn)時，還能夠通過降低電機(jī)轉(zhuǎn)速及調(diào)整扇門的一系列措施，在低效率的工作狀態(tài)下維持室內(nèi)的恒溫環(huán)境。另外，變頻空調(diào)器的運(yùn)用還能有效解決系統(tǒng)電機(jī)頻繁啟動的現(xiàn)實問題，達(dá)到降低消耗及提升使用壽命的目的。

3.3 循環(huán)水泵的應(yīng)用

目前來看，循環(huán)水泵同壓縮制冷器、變頻空調(diào)器一樣作為空調(diào)制冷系統(tǒng)的主要部分，能源消耗大約占據(jù)整體系統(tǒng)的1/4。但在實際運(yùn)行過程中，循環(huán)水泵卻存在運(yùn)行效率較低、能耗程度較高、引發(fā)系統(tǒng)故障等一系列問題，嚴(yán)重制約了空調(diào)制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為此，通過將變頻技術(shù)運(yùn)用在制冷系統(tǒng)當(dāng)中，完全可以運(yùn)用變頻器來調(diào)整熱量平衡、水流量及制冷量范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)。對于提升中央空調(diào)制冷系統(tǒng)循環(huán)水泵的運(yùn)行效率具有重要作用。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段，由于中央空調(diào)系統(tǒng)對節(jié)電、能耗以及運(yùn)行的性能和控制的精度等都應(yīng)提出一定的要求，通過使用變頻技術(shù)，已達(dá)到節(jié)能、省電、提高控制精度和運(yùn)行效率，還達(dá)到了環(huán)保的目的。為此，本文經(jīng)過對中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中的制冷壓縮機(jī)、循環(huán)水泵、變頻空調(diào)器等多方面的分析，證明了變頻技術(shù)能夠有效地實現(xiàn)中央空調(diào)制冷系統(tǒng)工作效率與節(jié)能減排的雙重提升，在提升制冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率的基礎(chǔ)上，達(dá)到節(jié)能減排的最終目的。

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