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

張賀龍

摘 要： 在我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力逐漸壯大，科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新的過程中，我國社會能源耗用量的不斷加大，人們的節(jié)能環(huán)保意識也不斷提升，不論是企業(yè)還是個人，都開始重視中央空調(diào)的節(jié)能問題。中央空調(diào)在正常使用過程中，耗電量占比最大的為中央空調(diào)制冷系統(tǒng)，基于此，本文主要針對中央空調(diào)制冷系統(tǒng)組成部分展開研究分析。

關(guān)鍵詞： 變頻技術(shù);中央空調(diào);制冷系統(tǒng);應(yīng)用

【中圖分類號】TB657.2 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）07-0194-01

引言：在我國社會不斷發(fā)展，國民生產(chǎn)總值不斷攀升的背景下，空調(diào)在人們的生活中逐漸普及開來，而中央空調(diào)作為商用及大型民用建筑的首選，其市場前景也愈加明朗，但節(jié)能減排以及可持續(xù)發(fā)展化政策使得空調(diào)制造企業(yè)開始將研發(fā)重心轉(zhuǎn)向節(jié)能技術(shù)，從技術(shù)層面來看，只要制冷系統(tǒng)正在運(yùn)行，就勢必會釋放出熱量，而想要冷卻內(nèi)部線圈及鐵芯，就需要循環(huán)冷卻裝置來冷卻空調(diào)的制冷系統(tǒng)，進(jìn)而會消耗更多的電量，所以變頻技術(shù)的目的便是提高空調(diào)制冷系統(tǒng)的效率、降低空調(diào)的功耗。

1 中央空調(diào)系統(tǒng)中的不足及其存在的問題

中央空調(diào)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程當(dāng)中會有主機(jī)制冷系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)以及冷卻水循環(huán)系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)。因此，中央空調(diào)在實(shí)際使用過程當(dāng)中，難免會存在一些設(shè)計(jì)上的缺陷。這不僅直接影響中央空調(diào)的使用壽命，還會帶來額外能量的損耗。例如：電機(jī)的頻繁啟動、中央空調(diào)負(fù)載的不合理設(shè)定、冷卻水系統(tǒng)與冷凍水系統(tǒng)的不合理設(shè)計(jì)、調(diào)節(jié)閥與節(jié)流閥等傳統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力與流量設(shè)備的不合理使用等。為了進(jìn)一步控制中央空調(diào)在實(shí)際使用過程中的能源損耗，不得不重視這些弊端，并考慮采用更加節(jié)能的新技術(shù)。

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

2.1 制冷壓縮機(jī)應(yīng)用分析

在設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析中，制冷壓縮機(jī)的能耗比一般情況下占中央空調(diào)整體電量消耗的四成到六成，但實(shí)際情況下制冷壓縮機(jī)往往只能達(dá)到既定額度的一半，也就是說制冷壓縮機(jī)一直處于低負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此在制冷壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)中既需要考慮到中央空調(diào)的使用環(huán)境、電流、內(nèi)外部溫差等多種情況，選擇更適合特定情況的制冷壓縮機(jī)設(shè)計(jì)，同時也要提高運(yùn)行效率、更精準(zhǔn)的根據(jù)實(shí)際工作情況進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)速度調(diào)整。這里我們以常見的離心式制冷壓縮機(jī)作為案例，這種制冷壓縮機(jī)往往通過電子裝置控制進(jìn)氣口葉片的方向以及運(yùn)動軌跡來調(diào)整壓縮機(jī)的進(jìn)氣量，但這種控制方式受制于電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)改變?nèi)~片狀態(tài)時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是恒定的，進(jìn)氣量變小則負(fù)載電流繼續(xù)降低，導(dǎo)致?lián)p耗更高、效率更低。由此可以提出使用變頻器的優(yōu)點(diǎn)，不僅能在實(shí)際使用過程中明顯降低運(yùn)行電流、電壓、扇葉轉(zhuǎn)速，還能夠在特定環(huán)境下進(jìn)行精確控制。

2.2 PID變頻控制設(shè)計(jì)

PID控制具有更好的靈活性和準(zhǔn)確性，控制過程中只需要得到適用于研究對象的PID控制參數(shù)即可。PLC將測得的溫差值作為反饋信號，與設(shè)定溫差值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)PID正動作控制。以冷凍水控制為例，當(dāng)冷凍水溫差小于設(shè)定溫差4.2℃時，說明房間溫度過低需減少冷凍水與房間的換熱，此時PLC通過PID計(jì)算使輸出變頻器的頻率減少，降低水泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速以適應(yīng)低負(fù)荷的房間環(huán)境;反之亦然。在PID控制過程中，同樣設(shè)定水泵運(yùn)行頻率的上下限為[20Hz，50Hz]，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。

2.3 變頻技術(shù)在電機(jī)轉(zhuǎn)速改變中的應(yīng)用

變頻技術(shù)的推廣，可以有效的改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而有效的實(shí)現(xiàn)高效制冷，并且實(shí)現(xiàn)了綠色制冷的重要要求。中央空調(diào)變頻技術(shù)具有智能化的優(yōu)勢，可以有效的調(diào)節(jié)內(nèi)部的電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率。當(dāng)中央空調(diào)制冷的過程中，電機(jī)是十分重要的組成部分。傳統(tǒng)的中央空調(diào)制冷的過程中，內(nèi)部的水溫差比設(shè)計(jì)值小，導(dǎo)致了中央空調(diào)內(nèi)部的熱負(fù)荷很難與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之間相滿足，從而導(dǎo)致了能源的消耗量大，造成了高負(fù)荷和低能效的問題，嚴(yán)重的磨損了電機(jī)，削弱了中央空調(diào)的使用壽命。在電機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中對變頻模塊進(jìn)行安裝，可以有效的調(diào)整電機(jī)內(nèi)部的制冷系統(tǒng)熱負(fù)荷現(xiàn)象，并對電機(jī)供電的頻率進(jìn)行智能化的調(diào)節(jié)，改變電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度，使其滿足實(shí)際的制冷需求。當(dāng)制冷系統(tǒng)的熱負(fù)荷數(shù)值處在一個較低的狀態(tài)時，可以有效的將電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度降低，從而避免電能的消耗，充分的節(jié)約資源。

2.4 變頻技術(shù)對于冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制

在中央空調(diào)的整個制冷過程當(dāng)中主要承擔(dān)著集中冷源的運(yùn)輸職責(zé)，因此，其在整個中央空調(diào)的制冷過程當(dāng)中的耗能也不能小覷。例如室內(nèi)溫差較小，熱負(fù)荷反饋也相對較低時，而冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的水泵仍在保持著高強(qiáng)度的運(yùn)轉(zhuǎn)，這種對冷凍循環(huán)系統(tǒng)水泵上的控制不足，將會使得能耗無形中流失，因此變頻技術(shù)在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中的控制已經(jīng)迫在眉睫。變頻技術(shù)對冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制，主要表現(xiàn)在溫度監(jiān)測模塊首先對出水與回水之間的溫度差進(jìn)行監(jiān)控，這種溫度差的反饋將直接控制著冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中水泵的轉(zhuǎn)速，而這種轉(zhuǎn)速又影響著循環(huán)水的流速，以及熱量交換的速度。例如當(dāng)溫度監(jiān)測模塊所檢測到的溫度差較大時，則說明室內(nèi)溫度升高，熱負(fù)荷提高，那么變頻技術(shù)就會提高冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中水泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而加快了冷凍水的循環(huán)速度，實(shí)現(xiàn)用較快速度對室內(nèi)溫度進(jìn)行降低的效果;如果溫度監(jiān)測模塊監(jiān)測到所反饋的溫度差較小，熱負(fù)荷降低時，則說明室內(nèi)溫度較低，不需要中央空調(diào)高強(qiáng)度運(yùn)作，變頻模塊會降低冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中水泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而降低了冷凍水的循環(huán)速度，以及溫度交換的速度，這種對水泵的控制不僅實(shí)現(xiàn)了對室內(nèi)溫度的有效調(diào)節(jié)。

2.5 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制應(yīng)用

中央空調(diào)系統(tǒng)冷卻塔的水溫是不斷變化的，這一點(diǎn)要看環(huán)境溫度，僅靠一側(cè)的水溫顯然不能表征冷凍機(jī)的產(chǎn)熱。故而，冷卻泵的調(diào)控必須要根據(jù)進(jìn)出水口的溫差進(jìn)行，只有在恒定溫差控制下才是比較理想的。如果溫差值過大，那么冷凍機(jī)組就會放出大量的熱量，這時候就應(yīng)該提升冷氣泵的轉(zhuǎn)速，加速冷卻水流動。反之就是減緩速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)省電。

結(jié)語：綜上所述，我們應(yīng)結(jié)合當(dāng)前的變頻技術(shù)，改善傳統(tǒng)中央空調(diào)中運(yùn)作過程中存在的不足，降低能源消耗的水平，有效的達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，為人們提供更加綠色環(huán)保舒適的生活環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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