變頻技術(shù)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用及節(jié)能分析

崔天偉

摘要：本文首先介紹了變頻空調(diào)工作模式，分析了變頻空調(diào)應(yīng)用現(xiàn)狀，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別從變頻空調(diào)新技術(shù)等多個(gè)角度與方面，深入探討了變頻空調(diào)的技術(shù)應(yīng)用與選擇問(wèn)題，闡述了個(gè)人對(duì)此的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)，望有助于相關(guān)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù);制冷空調(diào);應(yīng)用;節(jié)能

引言

當(dāng)前，國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)快速發(fā)展，人們生活水平普遍提高，空調(diào)市場(chǎng)需求量呈現(xiàn)出連年攀升趨勢(shì)。隨著制冷空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用條件的不斷變化，對(duì)變頻技術(shù)的應(yīng)用及節(jié)能提出了新的要求，如何優(yōu)化變頻技術(shù)的應(yīng)用效果極為關(guān)鍵。

1、變頻空調(diào)的工作模式

變頻空調(diào)是指深度采用變頻技術(shù)的制冷空調(diào)，通過(guò)變頻器的循環(huán)工作有效調(diào)整電源頻率，進(jìn)而對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)化控制。

變頻空調(diào)是區(qū)別于定頻空調(diào)而言的，與一般定頻空調(diào)在運(yùn)行控制方式等方面存在著顯著差異。定頻空調(diào)在實(shí)際運(yùn)行中，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速及制冷劑的往復(fù)循環(huán)保持在相對(duì)恒定狀態(tài)，需要通過(guò)對(duì)空調(diào)機(jī)器的開(kāi)啟及設(shè)定溫度增減等方式，達(dá)到室溫調(diào)節(jié)的預(yù)期效果。由于定頻空調(diào)的“開(kāi)”與“啟”是兩種完全不同的運(yùn)行狀態(tài)，因此室溫及設(shè)定溫度存在明顯的變化幅度。而變頻空調(diào)則通過(guò)變頻技術(shù)的調(diào)節(jié)功能，提高了對(duì)室溫及設(shè)定溫度的協(xié)調(diào)性及敏感性，及時(shí)向空調(diào)壓縮機(jī)發(fā)出調(diào)整信號(hào)，使其在處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下，高效完成相應(yīng)的指令任務(wù)，優(yōu)化空調(diào)熱負(fù)荷[1]。

變頻空調(diào)實(shí)際效用的發(fā)揮，離不開(kāi)變頻器這一關(guān)鍵組成部分的重要作用，也有賴于其對(duì)外界環(huán)境參數(shù)的及時(shí)感知，有效實(shí)現(xiàn)空調(diào)壓縮機(jī)運(yùn)行模式的高頻自由切換，提高了調(diào)控室內(nèi)溫度、濕度的工作效率，降低了溫度調(diào)節(jié)過(guò)程中的過(guò)大起伏波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了低能耗、低排放的目的，具有高效、快速、節(jié)能等諸多優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。在變頻空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)中，得益于溫濕度傳感器的應(yīng)用，可自動(dòng)監(jiān)測(cè)外界環(huán)境參數(shù)，在運(yùn)轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)方面具有理想的靈活性，同時(shí)一定程度上擺脫了對(duì)電壓的過(guò)度依賴，即使在電壓相對(duì)不穩(wěn)定的特殊情況下同樣可以正常運(yùn)行[2]。

2、變頻空調(diào)的應(yīng)用現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來(lái)，經(jīng)過(guò)實(shí)施技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，變頻空調(diào)的實(shí)際性能得以持續(xù)改進(jìn)優(yōu)化，實(shí)用性越來(lái)越強(qiáng)，市場(chǎng)需求量連年激增，相應(yīng)的設(shè)計(jì)及制造技術(shù)工藝越來(lái)越成熟，體現(xiàn)出較強(qiáng)的現(xiàn)代化、智能化、自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)?？梢哉f(shuō)，變頻技術(shù)已經(jīng)成為制冷空調(diào)行業(yè)發(fā)展中的主流技術(shù)控制模式。

由于變頻空調(diào)植入了電子膨脹閥設(shè)備，可有效監(jiān)測(cè)空氣流動(dòng)性，形成傳感指令，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)器轉(zhuǎn)速，對(duì)室溫進(jìn)行快速有效高低調(diào)節(jié)，極大地提高了制冷空調(diào)操作的便利性，優(yōu)化了人體對(duì)溫度變化的感官體驗(yàn)，舒適性較強(qiáng)，得到廣大消費(fèi)者普遍認(rèn)可?，F(xiàn)階段，變頻空調(diào)憑借著出色的優(yōu)勢(shì)特征，大有取代傳統(tǒng)定頻空調(diào)之勢(shì)，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為制冷空調(diào)市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。

在節(jié)能方面，由于變頻空調(diào)采用了軟啟動(dòng)模式，可在低頻率狀態(tài)下完成啟動(dòng)，啟動(dòng)電流相對(duì)較小，避免了大電流沖擊。同時(shí)，變頻空調(diào)通過(guò)調(diào)整電源頻率來(lái)控制制冷空調(diào)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，使制冷量在不同工況狀態(tài)下均可發(fā)揮出卓越性能，取得最優(yōu)化的制冷效果。當(dāng)室溫達(dá)到相應(yīng)設(shè)定溫度后，通過(guò)保持相對(duì)低頻運(yùn)行率確保溫度恒定，避免了頻繁開(kāi)啟造成的電能消耗，有效減少了能源需求，具有良好的節(jié)能效果，經(jīng)濟(jì)性極為突出。

在溫度調(diào)節(jié)時(shí)間方面，變頻空調(diào)開(kāi)啟后，通過(guò)變頻調(diào)節(jié)控制，進(jìn)入相對(duì)高頻率的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，發(fā)揮制冷空調(diào)壓縮機(jī)的最大功率，可用最短的時(shí)間達(dá)到預(yù)定溫度，降低了等待時(shí)間。研究表明，變頻空調(diào)實(shí)現(xiàn)5℃-8℃的室內(nèi)降溫幅度所需要的時(shí)間僅為普通定頻空調(diào)的1/2.

在運(yùn)行噪音方面，由于變頻空調(diào)避免了頻繁啟動(dòng)，壓縮機(jī)始終保持在運(yùn)行狀態(tài)，所發(fā)出的氣流聲等噪音相對(duì)較低，噪音系數(shù)保持在相對(duì)較低水平，具有明顯的隔音降噪效果。研究表明，變頻空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪音為20-30 db（A），遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般定頻空調(diào)運(yùn)行所產(chǎn)生的噪音。

同時(shí)，也要全面認(rèn)識(shí)到變頻空調(diào)存在的缺點(diǎn)與不足之處。首先，變頻空調(diào)最佳效果的取得有賴于保持持續(xù)開(kāi)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于部分追求舒適性的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，若想達(dá)到最優(yōu)體驗(yàn)，全面彰顯變頻空調(diào)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，則需要保持制冷空調(diào)處于較長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)啟狀態(tài)，直接延長(zhǎng)了制冷空調(diào)的運(yùn)行時(shí)間，對(duì)電力供應(yīng)需求相對(duì)增多。其次，就當(dāng)前發(fā)展階段而言，由于我國(guó)變頻技術(shù)起步較晚，發(fā)展進(jìn)程相對(duì)緩慢，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在著明顯差距，尤其是在關(guān)鍵核心技術(shù)的自主研發(fā)方面顯著不足，使得變頻空調(diào)的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，制造成本較高，產(chǎn)品價(jià)格高企不下。再次，與定頻空調(diào)不同，由于變頻控制技術(shù)發(fā)展相對(duì)不成熟，變頻空調(diào)的部分關(guān)鍵組成構(gòu)件耐用性不足，在連續(xù)工作狀態(tài)下容易產(chǎn)生各類故障問(wèn)題，導(dǎo)致機(jī)器運(yùn)行故障頻發(fā)，維修頻次較多，且維修費(fèi)用相對(duì)較高。

總之，隨著時(shí)代的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新，變頻控制技術(shù)在制冷空調(diào)中的應(yīng)用將會(huì)日益先進(jìn)，相關(guān)缺陷與不足將會(huì)得以充分改進(jìn)與彌補(bǔ)，變頻空調(diào)的性能也將得到進(jìn)一步提升與優(yōu)化，走上高質(zhì)量、高性能的發(fā)展道路[3]。

3、變頻空調(diào)的技術(shù)應(yīng)用與選擇

3.1變頻空調(diào)的新技術(shù)

隨著市場(chǎng)需求的持續(xù)提高，變頻技術(shù)不斷創(chuàng)新，各類新技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始逐漸得以應(yīng)用，提高了變頻空調(diào)的穩(wěn)定性，高效節(jié)能、長(zhǎng)壽耐用的直流變頻空調(diào)成為市場(chǎng)消費(fèi)主流。實(shí)踐表明，有廠家已成功研發(fā)出永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器三相矢量控制技術(shù)，并應(yīng)用于制冷空調(diào)的量產(chǎn)。這種技術(shù)具有噪音小、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，極大地提高了壓縮機(jī)工作效率，降低了能源消耗，使所配套的制冷空調(diào)產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中更占優(yōu)勢(shì)。

3.2新的控制模型

當(dāng)前社會(huì)是信息化社會(huì)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)滲透到社會(huì)發(fā)展的各個(gè)角落，“互聯(lián)網(wǎng)+”理念持續(xù)深化，在變頻技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生了諸多新型控制模型。這些模型既體現(xiàn)著相對(duì)傳統(tǒng)成熟穩(wěn)定的空調(diào)控制理念，也與變頻技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向相契合。在新型控制模型作用下，變頻空調(diào)的感應(yīng)參數(shù)愈發(fā)細(xì)化、精準(zhǔn)化，使變頻空調(diào)的變頻控制性能更加平順，可滿足廣大消費(fèi)者個(gè)性化與差異化的制冷需求。當(dāng)今市場(chǎng)上流行的全直流變頻空調(diào)便完全體現(xiàn)了變頻空調(diào)智能化的發(fā)展趨勢(shì)，該類型空調(diào)選用全直流控制模式，分別調(diào)控核心電機(jī)，節(jié)能效果突出，性價(jià)比較高。

3.3變頻空調(diào)的選擇

變頻空調(diào)的穩(wěn)定性受到多方面要素的影響，包括電路干擾、絕緣性能等。在變頻空調(diào)選擇過(guò)程中，既要注重其穩(wěn)定性，又要注重其整機(jī)使用壽命。要綜合考慮變頻空調(diào)在相對(duì)極端條件下的工況狀態(tài)，注重所采取的相應(yīng)保護(hù)措施是否切實(shí)有效，安全防護(hù)配置是否具有足夠的耐用性，以及所設(shè)定的能耗等級(jí)是否符合節(jié)能需求等。同時(shí)，在變頻空調(diào)制造商、性價(jià)比等方面，要注重不同變頻空調(diào)品牌的不同優(yōu)勢(shì)側(cè)重所在，在充分權(quán)衡制冷面積、制冷效果、預(yù)期的更新?lián)Q代年限等要素后綜合確定，得出最優(yōu)選擇。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，變頻技術(shù)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)極為明顯，具有良好的未來(lái)發(fā)展前景。技術(shù)人員應(yīng)該從制冷空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需求出發(fā)，充分遵循變頻技術(shù)應(yīng)用的基本規(guī)律，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，切實(shí)提高變頻技術(shù)應(yīng)用實(shí)效。

參考文獻(xiàn)：

[1]梅敏華，王敏遠(yuǎn).淺談變頻技術(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)，2018（10）：31-32+102.

[2]梁海洲.變頻技術(shù)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用及節(jié)能分析[J].工程技術(shù)（文摘版），2017，03（03）：254-255.

[3]李燕鵬.變頻技術(shù)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用及節(jié)能分析[J].工程技術(shù)（文摘版），2017，01（10）：262-262.

（作者單位：珠海格力電器股份有限公司）