變頻技術(shù)在中央空調(diào)的應(yīng)用分析

肖前進(jìn)

樂金電子（天津）電器有限公司 天津 300400

1 中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

中央空調(diào)的系統(tǒng)是一個十分具有綜合性的工作系統(tǒng)，其核心的工作部件包括了冷凍機組、冷卻水塔、外部交換熱系統(tǒng)、冷卻風(fēng)系統(tǒng)，進(jìn)行內(nèi)外部的熱量交換的工作，從而使得室溫達(dá)到一個比較舒適的水平[1]。冷凍機組的工作中，壓縮機先對冷凍劑進(jìn)行處理的工作，在通過蒸發(fā)裝置進(jìn)行反應(yīng)器內(nèi)的冷凍水的熱交換的工作，從而將冷氣送到風(fēng)機口，吹到室內(nèi)，使得溫度降低。冷凝器通過制冷劑放熱量進(jìn)行循環(huán)水的交換工作，這是典型的放熱過程。中央空調(diào)系統(tǒng)通過不斷進(jìn)行熱交換的工作進(jìn)行工作能力的提升，在工作的過程中冷卻水和其循環(huán)系統(tǒng)就是熱量傳遞的樞紐，節(jié)能控制工作的要點也在于此。

2 變頻技術(shù)原理及內(nèi)容

2.1 變頻技術(shù)原理

變頻技術(shù)的應(yīng)用是相對傳統(tǒng)空調(diào)的定頻技術(shù)而言的，定頻技術(shù)所控制的中央空調(diào)在整體的運行過程中始終保持著一成不變的工作頻率，其原理就在于對固定機組的壓縮機機組和水泵元件的運行等進(jìn)行固定化的控制工作，溫度的調(diào)節(jié)則是通過風(fēng)門和節(jié)流閥的控制工作實現(xiàn)的。而變頻技術(shù)的工作原理為其通過對室內(nèi)溫度差的測量工作進(jìn)行制冷機供電頻率的控制工作，也就解決了原本定頻技術(shù)在不同的環(huán)境中同樣的運行速率的弊端，使得運行的效率大幅度提升。

2.2 變頻技術(shù)內(nèi)容

空調(diào)的制冷性能是大家購買空調(diào)的主要考慮因素。近年來，我國空氣調(diào)節(jié)市場不斷擴大，增加了市場競爭壓力，因此，各生產(chǎn)廠家應(yīng)注意優(yōu)化空氣調(diào)節(jié)?？照{(diào)是一種高耗能的家用電器。變頻技術(shù)的推廣應(yīng)用，開辟了高效節(jié)能的新途徑，避免了空調(diào)使用中資源過度消耗的情況，完全符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略主題?？照{(diào)調(diào)節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，它主要由制冷機組、外部熱交換系統(tǒng)組成，通過內(nèi)部壓縮機將制冷劑和冷凍水進(jìn)行高效制冷，經(jīng)過將冷卻后的液體送入風(fēng)扇口，經(jīng)過蒸發(fā)等步驟，通過冷凝器釋放熱量，從而降低制冷效果的溫度。變頻技術(shù)的應(yīng)用可以有效地改善中央空調(diào)的運行狀況，降低設(shè)備的能耗。這項技術(shù)主要是為了改變運行中電機的轉(zhuǎn)速，減少設(shè)備的負(fù)荷，降低電機的轉(zhuǎn)速，從而降低空氣調(diào)節(jié)制冷過程中的功率消耗，有效地達(dá)到節(jié)能的目的，它可以降低單位制冷量的消耗，提高制冷效率。我國的變頻技術(shù)不斷更新和完善，主要通過交流變頻、部分直流變頻和全直流變頻三個階段。作用在壓縮機上，改變了制冷性能。目前，我國空調(diào)生產(chǎn)主要采用全直流變頻技術(shù)。利用直流電動機的優(yōu)點，中央空調(diào)的內(nèi)部控制系統(tǒng)更加完善，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的風(fēng)力、溫度和時間的智能調(diào)節(jié)更有效地提高了空調(diào)調(diào)節(jié)的整體性能。

3 中央空調(diào)目前存在的問題

3.1 電機啟停會影響空調(diào)壽命

對于目前絕大多數(shù)中央空調(diào)來說，在空調(diào)運行時經(jīng)常會出現(xiàn)系統(tǒng)漏洞或硬件漏洞導(dǎo)致的頻繁啟停，這種過度的啟停動作會導(dǎo)致電流波動過大，啟動時電流會大幅提升，對于電子元器件以及老化硬件會造成明顯且不可逆的損傷，而空調(diào)電機受到高頻電弧沖擊也會出現(xiàn)難以解決的多種問題[2]。

3.2 空調(diào)效能太差，不夠節(jié)能

傳統(tǒng)的中央空調(diào)制冷模式往往是節(jié)流閥等類似設(shè)備來調(diào)整空調(diào)內(nèi)部的壓力以及流量，這種結(jié)構(gòu)對于能量的利用率低，同時一部分中央空調(diào)的設(shè)計運行環(huán)境和實際使用環(huán)境存在著一定差異，很難控制變量，于是導(dǎo)致了空調(diào)的電量消耗很快但實際降溫效率較低，能源轉(zhuǎn)化率不盡人意，同時還變相的降低了空調(diào)的使用壽命。

3.3 空調(diào)規(guī)定負(fù)荷不符合使用環(huán)境

空調(diào)在使用時所面對的環(huán)境、地理位置、季節(jié)、室內(nèi)外溫差的較大差別，但在空調(diào)的初期設(shè)計階段往往只能按照最大環(huán)境溫度來設(shè)計，以保證空調(diào)的制冷效果，且空調(diào)的設(shè)計往往都會擁有接近一半的過載幅度。實際情況下，傳統(tǒng)空調(diào)經(jīng)常難以利用到廠家預(yù)設(shè)的過載幅度，甚至普遍存在利用率低、電能浪費的情況，想要解決問題就只能對空調(diào)的系統(tǒng)內(nèi)自動控制提出更高的要求。

4 變頻技術(shù)在中央空調(diào)中的應(yīng)用分析

4.1 制冷壓縮機應(yīng)用分析

變頻技術(shù)的應(yīng)用就體現(xiàn)在主機制冷系統(tǒng)的控制方面，尤其是對制冷壓縮機的控制方面。由于制冷壓縮機是中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的重要工作部件，也是重要的能量損耗的部件，能耗在整體系統(tǒng)中占有重大的比重。如果制冷壓縮機不能通過熱負(fù)荷進(jìn)行自身運行工作的調(diào)節(jié)，而一直處于著熱負(fù)荷的工作狀態(tài)中進(jìn)行規(guī)定運行參數(shù)的運行，也就使得機器處于極限運行的狀態(tài)，當(dāng)外界溫差并沒有那么大時，壓縮機的處理工作量就處于了浪費的狀態(tài)。當(dāng)熱負(fù)荷相對比較低，壓縮機的高強度工作狀態(tài)也是對自身機械方面的損害，能耗也在不斷的流失，不利于長期穩(wěn)定的運行工作。變頻技術(shù)的使用可以使制冷壓縮機根據(jù)外部環(huán)境的溫差和相應(yīng)的控制過程進(jìn)行節(jié)能減排的工作。這種控制作用就較好地體現(xiàn)在變頻模塊對室內(nèi)溫差和熱負(fù)荷的高效反饋工作方面，進(jìn)行反饋性的制冷壓縮機的調(diào)節(jié)工作可以使得壓縮機的工作狀態(tài)和頻率進(jìn)行調(diào)整的工作，使得運行效率與工作環(huán)境的條件相符合，減少過高能耗和強度的工作。

4.2 變頻空調(diào)器應(yīng)用分析

變頻空調(diào)控制制冷及制熱的主要方式便是通過變頻器來改變電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，將交流電轉(zhuǎn)換成可控制電流的直流電，同時借助編程控制板內(nèi)部的預(yù)設(shè)程序和傳感器來調(diào)節(jié)制冷和制熱的控制，從而用更節(jié)能的方式來為室內(nèi)提供舒適的溫度。同時變頻空調(diào)器的使用也讓空調(diào)能夠更好的適應(yīng)室內(nèi)外環(huán)境，讓空調(diào)即使在外部溫度極低的情況下也能正?？焖賳又茻?，速度相比傳統(tǒng)空調(diào)要提高100%甚至更多；除此之外，變頻空調(diào)器讓人們可以通過遙控器乃至物聯(lián)網(wǎng)的方式對空調(diào)的溫度進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)空調(diào)達(dá)到指定溫度時，變頻空調(diào)器便會通過改變電流來降低電機轉(zhuǎn)速、調(diào)整進(jìn)氣扇門，進(jìn)而實現(xiàn)恒溫的效果；最后，變頻空調(diào)器還能夠有效減少電機啟停對空調(diào)壽命帶來的影響，同時也能降低電量的消耗，提高能效比[3]。

4.3 冷卻水系統(tǒng)應(yīng)用分析

冷卻水循壞系統(tǒng)在整個中央空調(diào)的制冷工作中起到了冷源運輸?shù)闹饕ぷ鳎湎牡哪芎囊彩遣豢尚∮U的。在整個中央空調(diào)的制冷環(huán)節(jié)中，如果室內(nèi)外的溫差比較小，也就是熱負(fù)荷比較低，如果冷凍水系統(tǒng)依然處于這高強度的運轉(zhuǎn)過程，就會導(dǎo)致冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的泵運行能力不足，也就導(dǎo)致了空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象出現(xiàn)，不利于能耗的高效利用，也就導(dǎo)致了大量能量散失。變頻技術(shù)在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的應(yīng)用也是十分關(guān)鍵的。變頻技術(shù)對冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的整體控制工作，就集中體現(xiàn)在了溫度監(jiān)測模塊對出水和回水溫度方面的監(jiān)測與控制的工作，這種溫度差會直接影響到冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中水泵的轉(zhuǎn)速，熱量交換的速率以及循環(huán)水的流速。例如，當(dāng)溫度模塊進(jìn)行檢測的工作時，遇到溫度差較大的工作運行情況，這就說明室內(nèi)的溫度已經(jīng)上升，熱負(fù)荷增高，變頻技術(shù)就可以進(jìn)行冷凍水循環(huán)速率的提升工作，加快冷卻水的循環(huán)工作速率，使得室內(nèi)的溫度得到快速的降低。與此相反，如果溫度模塊檢測到溫度差降低，這時熱負(fù)荷也不斷降低，室內(nèi)已經(jīng)不需要大量冷氣供應(yīng)和高強度的中央空調(diào)的運作，就需要降低冷凍水的循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，從而保證室內(nèi)熱交換的穩(wěn)定性。由此可見，變頻技術(shù)通過溫度傳感器的信號傳遞進(jìn)行冷凍水循環(huán)泵速的控制，可以對能耗進(jìn)行有效地控制，從而起到了節(jié)能的效果。

4.4 變頻技術(shù)在電機轉(zhuǎn)速改變中的應(yīng)用

隨著變頻技術(shù)的推廣，可以有效地改變電機的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)高效制冷，實現(xiàn)綠色制冷的重要要求?？諝庹{(diào)節(jié)技術(shù)具有智能化的優(yōu)勢，可以有效地調(diào)節(jié)電機內(nèi)部的頻率轉(zhuǎn)速。當(dāng)空氣調(diào)節(jié)冷卻時，發(fā)動機是其中重要的一部分。在傳統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)制冷中，內(nèi)部水溫差小于設(shè)計值，導(dǎo)致空氣調(diào)節(jié)的內(nèi)部熱負(fù)荷難以達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，從而造成能耗大，由此產(chǎn)生的高負(fù)荷和低能效問題嚴(yán)重磨損電機，降低空氣調(diào)節(jié)的使用壽命。在電機系統(tǒng)中安裝變頻模塊，可以有效地調(diào)節(jié)電機內(nèi)部制冷系統(tǒng)的熱負(fù)荷現(xiàn)象，智能地調(diào)節(jié)電機供電的頻率，改變電機運行的速度，滿足實際制冷要求。當(dāng)制冷系統(tǒng)的熱負(fù)荷值處于較低狀態(tài)時，可以有效地降低電機的運行速度，從而避免電能消耗，充分節(jié)約資源。

5 結(jié)語

如今中央空調(diào)對于能耗以及控制準(zhǔn)確度等都有較高的要求，使用變頻技術(shù)能夠良好的解決上述問題，同時也響應(yīng)了節(jié)能環(huán)保的政策，為此本文從多個角度論述了變頻技術(shù)使用在中央空調(diào)上的好處，也證明了變頻技術(shù)在中央空調(diào)領(lǐng)域未來的良好發(fā)展勢頭。