變頻技術(shù)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展

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【摘 要】空調(diào)的節(jié)能技術(shù)應(yīng)當(dāng)跟上社會(huì)發(fā)展，對(duì)其能量損耗控制在合理范圍內(nèi)。而變頻技術(shù)能夠控制空調(diào)在制冷過(guò)程中所造成的能量損失，不僅能幫助人們改善居住環(huán)境，還能進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展變頻技術(shù)，將使得空調(diào)的運(yùn)行效率得到提升，并將我國(guó)的節(jié)能減排理念切實(shí)落地。

【關(guān)鍵詞】變頻技術(shù)；空調(diào)系統(tǒng)；應(yīng)用與發(fā)展

空調(diào)在當(dāng)前城市建筑應(yīng)用中越來(lái)越廣泛，但由于空調(diào)制冷系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中消耗的能源占比較大，不利于當(dāng)前我國(guó)社會(huì)能源的可持續(xù)發(fā)展。所以，針對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)的能耗問(wèn)題，應(yīng)充分重視，并對(duì)其展開(kāi)具有針對(duì)性的研究，采取相應(yīng)的措施和方法，引進(jìn)現(xiàn)代化的技術(shù)手段，提升空調(diào)制冷系統(tǒng)工作效率，并重點(diǎn)減少空調(diào)制冷過(guò)程中所需的能源消耗。一般來(lái)說(shuō)，空調(diào)設(shè)計(jì)之初為了滿(mǎn)足空調(diào)系統(tǒng)的最大負(fù)荷，制造商往往會(huì)預(yù)留10%～20%的余量。也就是說(shuō)，在空調(diào)的節(jié)能領(lǐng)域研究存在一定的富余，對(duì)于空調(diào)的性能優(yōu)化仍具有上升空間。變頻技術(shù)的引進(jìn)使空調(diào)的性能更加優(yōu)良，同時(shí)提升了室內(nèi)環(huán)境的舒適度，滿(mǎn)足人體對(duì)于室內(nèi)溫控的實(shí)際需求。而且，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地降低空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中所需的能耗，使空調(diào)智能化、自動(dòng)化水平大大提高。

1.空調(diào)的構(gòu)成及其制冷原理

總體上來(lái)說(shuō)，空調(diào)由3大系統(tǒng)組成，其分別是主機(jī)制冷系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)與冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。主機(jī)制冷系統(tǒng)的工作主要是集中制造冷源。其工作流程為制冷劑通過(guò)壓縮機(jī)被壓縮成為液態(tài)的制冷劑，其在蒸發(fā)器中的冷凍水進(jìn)行制冷，被制冷后的冷凍水被循環(huán)制建筑物的各個(gè)區(qū)域，對(duì)建筑物中的各個(gè)區(qū)域進(jìn)行降溫達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的作用。過(guò)去氟利昂為經(jīng)常用到的制冷機(jī)，但是由于氟利昂會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，因此，當(dāng)前空調(diào)系統(tǒng)所采用的制冷機(jī)通常是環(huán)保型的制冷劑，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境的效果。冷凍水循環(huán)系統(tǒng)主要是通過(guò)冷凍水為載體，將主機(jī)制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的集中冷源循環(huán)到建筑物的各個(gè)區(qū)域末端，簡(jiǎn)而言之，冷凍水循環(huán)系統(tǒng)就是攜帶并運(yùn)輸冷源的一個(gè)過(guò)程。其運(yùn)輸過(guò)程大致是冷凍水通過(guò)冷凍泵被加壓，然后被流送至冷凍水管，冷凍水通過(guò)冷凍水管流經(jīng)風(fēng)機(jī)盤(pán)管時(shí)，風(fēng)機(jī)盤(pán)管后安裝的風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)吹向冷凍水管，此時(shí)冷凍水管中的冷卻水與室內(nèi)的熱量進(jìn)行交換，冷凍水管中的冷卻水經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)盤(pán)管時(shí)，溫度已經(jīng)上升，溫度上升后的冷凍水通過(guò)冷凍水管，再次流回冷凍主機(jī)內(nèi)，再次被制冷然后流經(jīng)各個(gè)區(qū)域，形成冷凍水的循環(huán)，達(dá)到運(yùn)輸冷源的職責(zé)。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)并不直接參與調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的環(huán)節(jié)，它是為了保障主機(jī)制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)而從制冷主機(jī)中帶走多余的熱量，屬于是整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的，一道保障系統(tǒng)。其過(guò)程可以描述為冷卻水通過(guò)冷卻泵被加壓，被送至冷卻塔中經(jīng)過(guò)冷卻塔的冷卻處理，隨后通過(guò)冷卻水管，流經(jīng)制冷主機(jī)當(dāng)中，并帶走主機(jī)在制冷過(guò)程中，綜合產(chǎn)生的熱量，冷卻水吸收完主機(jī)所產(chǎn)生的熱量之后，再通過(guò)冷卻水管回到冷卻塔當(dāng)中，繼續(xù)被冷卻，然后再送至冷凍主機(jī)當(dāng)中完成吸收熱量的任務(wù)，如此形成循環(huán)形成冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，持續(xù)保障主機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.變頻技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1制冷壓縮機(jī)的應(yīng)用

在制冷空調(diào)系統(tǒng)中還有一個(gè)核心組成內(nèi)容就是制冷壓縮機(jī)，制冷空調(diào)系統(tǒng)在日常運(yùn)行的時(shí)候，整體消耗電量里有40%都是被制冷壓縮機(jī)耗費(fèi)的，在具體的實(shí)踐工作里，每一年的平均負(fù)荷已經(jīng)能夠達(dá)到峰值熱負(fù)荷的60%，但是只占?jí)嚎s機(jī)容量的50%，這就在很大程度上導(dǎo)致壓縮機(jī)在運(yùn)作時(shí)有多數(shù)時(shí)間是在低負(fù)載情況下運(yùn)作的。在制冷空調(diào)系統(tǒng)里運(yùn)用制冷壓縮機(jī)，要結(jié)合空調(diào)的實(shí)際情況做出科學(xué)、合理的運(yùn)用，例如在空調(diào)系統(tǒng)和大型或中型冷庫(kù)里，就可以選取活塞式、螺桿式、離心式等種類(lèi)的壓縮機(jī)，同時(shí)還要確保壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)的調(diào)節(jié)功能能夠跟隨實(shí)際運(yùn)行情況有效調(diào)節(jié)制冷壓縮機(jī)，使其可以靈活適應(yīng)多變的情況，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)提高制冷空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，保障系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)可以充分發(fā)揮節(jié)能作用。再舉個(gè)例子，在選用離心式壓縮機(jī)工作的時(shí)候，其一般是通過(guò)進(jìn)氣口導(dǎo)向葉片開(kāi)度的變化對(duì)氣量進(jìn)行調(diào)整，然后對(duì)制冷量進(jìn)行控制，這種方式被稱(chēng)作扇門(mén)調(diào)節(jié)。結(jié)合當(dāng)下的制冷空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)作情況而言，扇門(mén)調(diào)節(jié)是可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能功能的，但是使用扇門(mén)調(diào)節(jié)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)負(fù)載電流持續(xù)下降，這個(gè)時(shí)候電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電壓是相對(duì)恒定的，在這個(gè)情況下，并不能改善和強(qiáng)化電機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行下工作效率低的問(wèn)題，也就不能實(shí)現(xiàn)節(jié)能作用。假如選取變頻器進(jìn)行調(diào)速，還會(huì)降低電機(jī)的固有損耗、附在損耗和其他相關(guān)損耗，如此一來(lái)，電機(jī)的電流、電壓和轉(zhuǎn)速頻率都會(huì)跟著降低，電機(jī)的功耗也會(huì)伴隨流量一起下降，提高了運(yùn)行數(shù)據(jù)的控制精準(zhǔn)性。出現(xiàn)以上情況時(shí)，變速離心式壓縮機(jī)的平均節(jié)電量要高于30%，在低負(fù)荷情況下節(jié)電量將要高于70%，由此可見(jiàn)，在日后把制冷壓縮機(jī)應(yīng)用到制冷空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)是一項(xiàng)非常有推廣意義和價(jià)值的先進(jìn)技術(shù)。

2.2循環(huán)水泵的應(yīng)用研究

循環(huán)水泵在空調(diào)整個(gè)制冷系統(tǒng)運(yùn)行工作中的耗電量約占整個(gè)系統(tǒng)的四分之一，因此，對(duì)循環(huán)水泵的節(jié)能研究不可忽視。針對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上大部分空調(diào)制冷系統(tǒng)中最常用的VM系統(tǒng)，該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中主要依靠系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。但該系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中普遍存在調(diào)控方式與用戶(hù)之間的脫節(jié)情況，進(jìn)而影響到循環(huán)水泵的控制效果，同時(shí)也會(huì)造成空調(diào)能源消耗的增加，致使空調(diào)運(yùn)行效率低下。這種情況甚至還極有可能引發(fā)VM系統(tǒng)故障，為空調(diào)制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成極大的隱患。此類(lèi)問(wèn)題可引進(jìn)變頻技術(shù)得以良好的解決。對(duì)于此類(lèi)情況，可以引進(jìn)變頻器進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用，通過(guò)變頻器的熱量平和關(guān)系式達(dá)到對(duì)水流量以及制冷量的自動(dòng)同步調(diào)控，從而有效地對(duì)空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中的全流量范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能耗的目的。變頻技術(shù)對(duì)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制，主要表現(xiàn)在首先根據(jù)安裝在空調(diào)內(nèi)的溫度傳感器計(jì)算出溫度差，變頻模塊會(huì)通過(guò)這個(gè)溫度差對(duì)于冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中水泵進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而控制著冷卻水循環(huán)的流速以及水泵的轉(zhuǎn)速，例如當(dāng)?shù)玫搅诉@個(gè)溫度差反饋較小時(shí)，則說(shuō)明室內(nèi)溫度較低，主機(jī)制冷系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量較低，變頻模塊便會(huì)降低，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)水泵的轉(zhuǎn)速并降低冷卻水的循環(huán)速度；當(dāng)溫度監(jiān)測(cè)模塊計(jì)算出溫度差較高時(shí)，則說(shuō)明室內(nèi)溫度較高，并且主機(jī)產(chǎn)生的多余熱量較多，那么變頻模塊將會(huì)加速冷卻水循環(huán)系統(tǒng)水泵的轉(zhuǎn)速，加快冷卻水的循環(huán)速度，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)的降溫，保障著空調(diào)主機(jī)制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。簡(jiǎn)而言之，變頻模塊就是通過(guò)溫度差來(lái)控制冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中水泵的轉(zhuǎn)速不僅可以帶走主機(jī)制冷系統(tǒng)中產(chǎn)生的多余熱量，同時(shí)，也有效地對(duì)能量損耗進(jìn)行了控制。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，變頻技術(shù)在空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用符合我國(guó)節(jié)能減排政策要求，能夠極大地提升空調(diào)制冷效率，同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中使空調(diào)更加智能化，提升了用戶(hù)的體驗(yàn)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度的恒溫控制。變頻技術(shù)能夠降低空調(diào)制冷系統(tǒng)運(yùn)行的能源消耗，實(shí)現(xiàn)空調(diào)的節(jié)能減排目的。現(xiàn)階段，隨著我國(guó)節(jié)能減排政策的深入推進(jìn)，變頻技術(shù)在空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛，應(yīng)用變頻技術(shù)有利于實(shí)現(xiàn)空調(diào)的節(jié)能減排，而且還能夠提升空調(diào)的運(yùn)行效率。因此，變頻技術(shù)在空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用具有十分廣闊的前景，未來(lái)將會(huì)更加深入和廣泛地應(yīng)用于該項(xiàng)領(lǐng)域中。對(duì)此，相關(guān)的技術(shù)人員更應(yīng)加強(qiáng)變頻技術(shù)的應(yīng)用研究，并重視該項(xiàng)技術(shù)的更新，從而為空調(diào)的節(jié)能減排發(fā)展提供更大的發(fā)展空間。

【參考文獻(xiàn)】

[1]盧新文.變頻技術(shù)與定頻制冷系統(tǒng)控制的節(jié)能研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2018，49（22）：75.

[2]梅敏華.變頻技術(shù)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2017（10）：31-32.