淺談變頻技術(shù)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘要】目前，在我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展進(jìn)步中，無(wú)論是居住區(qū)還是商業(yè)區(qū)都會(huì)涉及到制冷系統(tǒng)的安裝及使用，而且據(jù)調(diào)查在建筑整體的耗能比例中，制冷空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)接近80%，也就是說(shuō)制冷空調(diào)系統(tǒng)不僅能耗較大，而且還會(huì)消耗大量的電能。對(duì)此，相關(guān)部門要更加關(guān)注制冷空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果，積極引進(jìn)相應(yīng)的變頻技術(shù)對(duì)空調(diào)進(jìn)行改造和升級(jí)，以促進(jìn)其運(yùn)行的效率。在傳統(tǒng)的制冷空調(diào)系統(tǒng)中，用到最多的則是冷庫(kù)系統(tǒng)，但是這種系統(tǒng)的效果并不是很理想，要想確保空調(diào)系統(tǒng)能夠達(dá)到高效節(jié)能的目的，并且能夠使其運(yùn)行中的精度得到有效的控制，那么變頻技術(shù)的應(yīng)用就顯得極為關(guān)鍵，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)能源的節(jié)約，而且還能促進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行效率的上升。文章主要圍繞變頻技術(shù)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析和闡述。

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

引言

目前在各類常見的制冷空調(diào)系統(tǒng)中，由于設(shè)備的功率以及參數(shù)上的差異，其在運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗水平也存在巨大的差異，例如，我們生活中最熟悉的中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中，其中能源消耗最大的就是冷機(jī)組部分，盤管風(fēng)機(jī)等一些末端設(shè)備的耗能相對(duì)較小，而水泵的耗能則快要突破1/5。所以，在科技的不斷發(fā)展中，為了能夠促進(jìn)節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)將變頻技術(shù)的作用充分發(fā)揮出來(lái)，制定完善且合理的應(yīng)用方案，進(jìn)而使制冷空調(diào)的節(jié)能效果更加顯著。而且，通過(guò)采用一些保溫效果比較好的材料，能夠有效促進(jìn)系統(tǒng)隔熱性的提升，最關(guān)鍵的還應(yīng)按時(shí)清洗相應(yīng)的設(shè)備，以此保證系統(tǒng)能夠獲得更好的傳熱效果，減少能源消耗量，這對(duì)于制冷空調(diào)行業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)也是極為關(guān)鍵的，更能促進(jìn)行業(yè)效益的提升。

1、變頻空調(diào)的工作模式

在制冷空調(diào)中，重點(diǎn)應(yīng)用了變頻手段的空調(diào)就是我們常見的變頻空調(diào)，在變頻運(yùn)行的狀態(tài)下，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)電源頻率的控制，這樣就能是壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度控制的合理的范圍內(nèi)。與以往的定頻空調(diào)進(jìn)行比較，變頻空調(diào)無(wú)論是在能源的控制上還是運(yùn)行的效率上都呈現(xiàn)出了比較突出的效果。當(dāng)定頻空調(diào)處在工作狀態(tài)下，壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速以及制冷劑的往復(fù)循環(huán)則會(huì)一直保持在一種相對(duì)恒定的狀態(tài)下，如果想要室內(nèi)的溫度達(dá)到一個(gè)理想的效果，通常都是通過(guò)空調(diào)設(shè)備的開啟并對(duì)設(shè)定溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)所達(dá)到的。要明確的是，定頻空調(diào)系統(tǒng)中的“開”和“啟”并不是同一個(gè)系統(tǒng)，因此室內(nèi)的實(shí)際溫度與所設(shè)定的溫度之間是存在一定的波動(dòng)的。然而變頻技術(shù)的應(yīng)用就不會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題，這主要是因?yàn)樽冾l技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的控制，使其能夠更加協(xié)調(diào)，同時(shí)還能及時(shí)向壓縮機(jī)發(fā)出相應(yīng)的調(diào)整信號(hào)，使其能夠始終處在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，并且能夠有效的完成相應(yīng)的指令任務(wù)，對(duì)空調(diào)的熱負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化。在應(yīng)用變頻空調(diào)時(shí)，其功能的發(fā)揮與變頻器這一組件是密不可分的，同時(shí)還能協(xié)助系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境的實(shí)際情況進(jìn)行感知，有效實(shí)現(xiàn)了空調(diào)壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的高頻切換效率，使其能夠保證室內(nèi)的溫度和濕度始終保持在一種恒定的范圍之內(nèi)，免去了溫度調(diào)節(jié)的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了能源的節(jié)約，同時(shí)，具備了高效、快速等多方面的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)變頻空調(diào)處在運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，得益于溫濕度傳感器的應(yīng)用，可以對(duì)外界環(huán)境的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在運(yùn)轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)方面具有顯著的靈活性特征，同時(shí)還能在一定程度上對(duì)電壓的過(guò)度依賴，也就是說(shuō)，即使當(dāng)電壓處在一種不穩(wěn)定特殊狀態(tài)下，空調(diào)系統(tǒng)也能保持平穩(wěn)運(yùn)行。

2、變頻技術(shù)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用狀況

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展下，人們對(duì)精神層面的需求變得更加明顯，對(duì)于空調(diào)等很多電子產(chǎn)品的需求也在不斷上升，但是在這些電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，必然會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)一定的壓力，導(dǎo)致能源的消耗量增加。對(duì)此，針對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)，開始有越來(lái)越多的生產(chǎn)廠商關(guān)注到了對(duì)制冷空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，而變頻技術(shù)的引入和應(yīng)用給制冷空調(diào)的節(jié)能效果提供了強(qiáng)有力的助力，在空調(diào)制冷系統(tǒng)中，有效地運(yùn)用節(jié)能技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)能量消耗的降低，節(jié)省了大量的能源同時(shí)還能在很大程度上延長(zhǎng)空調(diào)的使用年限。近幾年來(lái)，節(jié)能降耗的理念在各個(gè)領(lǐng)域不斷深入，社會(huì)各界也都在嚴(yán)格遵循，因此針對(duì)常用的空調(diào)系統(tǒng)也開始注重變頻和節(jié)能。由于當(dāng)前階段，我國(guó)各類資源都處在嚴(yán)重消耗的階段，在這樣的背景環(huán)境下，國(guó)家開始助力于對(duì)合理用電以及科學(xué)用電技術(shù)的研究，同時(shí)針對(duì)資源消耗總量大的問(wèn)題也在不斷研究新的策略予以緩解，同時(shí)必須要及時(shí)采取有效的措施予以緩解，這不僅能夠促進(jìn)能源的節(jié)約，同時(shí)也助力了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。對(duì)此，我國(guó)的相關(guān)部門也應(yīng)不斷加強(qiáng)對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的嚴(yán)打力度和資金投入，確保能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的上的巨大突破，增強(qiáng)其自身的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。從目前的研究成果來(lái)看，在制冷空調(diào)系統(tǒng)中，合理地運(yùn)用變頻技術(shù)，能夠很好地實(shí)現(xiàn)這一效果，也正是因此，在未來(lái)的發(fā)展中，變頻技術(shù)必然成為帶動(dòng)行業(yè)進(jìn)步的主流技術(shù)。中央空調(diào)系統(tǒng)中，只有很短的時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)荷，而且不會(huì)維持太久，在這之后負(fù)荷量就會(huì)在溫度變化的影響下遞增或遞減?？照{(diào)的制冷系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，往往都是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，系統(tǒng)幾率的數(shù)據(jù)也是依據(jù)最大的負(fù)荷參數(shù)所得出來(lái)的。如果在其運(yùn)行中沒(méi)有做好相應(yīng)的調(diào)試工作，就必然會(huì)使得空調(diào)制冷系統(tǒng)的實(shí)際輸出率超過(guò)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，這樣就極有可能使大量的電能被浪費(fèi)，進(jìn)而造成運(yùn)營(yíng)企業(yè)成本的加大。

3、變頻技術(shù)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用及節(jié)能

3.1循環(huán)泵的應(yīng)用

在整個(gè)空調(diào)制冷系統(tǒng)中，循環(huán)泵是一個(gè)不可忽視的組成構(gòu)建，當(dāng)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)穿在一個(gè)工作的狀態(tài)下，循環(huán)泵運(yùn)行所產(chǎn)生的電能消耗通常會(huì)占據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的25%左右。所以，在制冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要更加注重對(duì)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，并且要增加對(duì)該技術(shù)研發(fā)的力度，加大這方面的資金投入。如今在設(shè)計(jì)中，應(yīng)用最廣泛的就是VM系統(tǒng)，這也是一種比較新型的水泵類型，其運(yùn)行的主要原理就是，利用系統(tǒng)負(fù)荷的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其自身工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。然而，在應(yīng)用的過(guò)程中，卻產(chǎn)生了這樣的問(wèn)題，就是循環(huán)系統(tǒng)中對(duì)于所選擇的水泵的參數(shù)、調(diào)節(jié)和控制的手段能都與用戶之間產(chǎn)生了嚴(yán)重的不協(xié)調(diào)性，基于這樣的因素，循環(huán)手泵在運(yùn)行中也很難實(shí)現(xiàn)效果的發(fā)揮，甚至?xí)o能源結(jié)構(gòu)造成很多難以解決的問(wèn)題，阻礙運(yùn)行效率的提升，更嚴(yán)重者則會(huì)使VM節(jié)能系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的故障，使其節(jié)能作用無(wú)法有效發(fā)揮，與之前所設(shè)定的目標(biāo)之間也相差甚遠(yuǎn)，這對(duì)整個(gè)制冷空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展來(lái)說(shuō)是極為不利的。針對(duì)以上種種問(wèn)題，研究人員必須要積極制定出合理改善措施，并且要在系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，引入當(dāng)前比較先進(jìn)的變頻技術(shù)，使上述所發(fā)生的問(wèn)題都能夠得到有效地控制和解決，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能性。如，在熱量平衡關(guān)系式中，如果設(shè)計(jì)人員能夠?qū)⒆冾l技術(shù)有效利用，同時(shí)再對(duì)制冷量和水流量進(jìn)行實(shí)時(shí)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，這樣就會(huì)很容易達(dá)到全流量范圍內(nèi)對(duì)能源消耗進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的目的，而且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中，平均每一年都能夠節(jié)約電能超過(guò)一半以上。除此之外，在VM系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，雖然取得了一定的效果，但是在其整體的控制方面還需要進(jìn)一步的完善，在完善的過(guò)程中必然會(huì)涉及到很多技術(shù)性的內(nèi)容，需要技術(shù)人員深入分析，及時(shí)處理，否則必然會(huì)造成整個(gè)制冷空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率與預(yù)期效果相差甚遠(yuǎn)。所以，目前的首要工作就是在循環(huán)泵運(yùn)行中，有效運(yùn)用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)其狀態(tài)的控制，提升其工作的效率。

3.2變頻空調(diào)器應(yīng)用分析

在應(yīng)用變頻空調(diào)時(shí)，變頻器的主要功能就是對(duì)空調(diào)制冷或制熱的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)自身的功能性特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的控制，使電流之間能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)化，同時(shí)在通過(guò)相應(yīng)的內(nèi)設(shè)程序及傳感系統(tǒng)等，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的制熱效果和制冷效果進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，這樣的方式不僅能夠更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，而且能夠使室內(nèi)的溫服更加舒適。同時(shí)，變頻空調(diào)還有一個(gè)比較突出的優(yōu)勢(shì)就是能夠快速適應(yīng)室外溫度，即使是在天氣比較寒冷的情況下，空調(diào)系統(tǒng)也能快速產(chǎn)生熱能，而且比定頻空調(diào)所花費(fèi)的時(shí)間要少很多;除此之外，在在變頻空調(diào)溫度的設(shè)動(dòng)中更加方便，只需要利用遙控器或者相應(yīng)的軟件系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)，當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)，變頻空調(diào)就會(huì)通過(guò)電流的轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的較低，并且自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)氣扇，進(jìn)而有效保證室內(nèi)溫度能夠處在一個(gè)恒溫的狀態(tài)下;最后，變頻空調(diào)從根本上改善了定頻空調(diào)電機(jī)多次開啟縮短空調(diào)使用年限的弊端，而且在其工作狀態(tài)下，電量的消耗也是比較低的。

3.3制冷壓縮機(jī)

空調(diào)系統(tǒng)中，制冷壓縮機(jī)的耗電是極高的。然而，在實(shí)際工作的過(guò)程中，若是平均熱負(fù)荷大約的峰值熱負(fù)荷得60-70%，即只有壓縮機(jī)容量的50%-60%，造成壓縮機(jī)在大部分時(shí)間在低負(fù)載下運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，如果是針對(duì)大型制冷空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能措施的制定，完全可以采用活塞式、離心式等類型的壓縮機(jī)，而且要結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，適當(dāng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足不同環(huán)境對(duì)制冷系統(tǒng)的要求。在這種情況下，如果有效運(yùn)用變頻技術(shù)，來(lái)控制制冷的速度，那么電機(jī)運(yùn)行中的一部分損耗就會(huì)大大降低，而且整個(gè)系統(tǒng)的電流和電壓速度也會(huì)得到有效的控制，同時(shí)還會(huì)提升運(yùn)行參數(shù)的準(zhǔn)確性。

3.4節(jié)能角度分析

在整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中，還存在一種狀況就是在其滿負(fù)荷的狀態(tài)下，也可能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，因此，通常在進(jìn)行制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，必須要結(jié)合總負(fù)荷量中的最大容量值來(lái)開展實(shí)際工作，使其能夠在工作的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)低耗能、高效率的最終目標(biāo)。制冷空調(diào)系統(tǒng)中，輕載運(yùn)行時(shí)所占的容量是最高的，如果這種狀態(tài)下能夠提升工作的效率，那么所實(shí)現(xiàn)的節(jié)能效果也會(huì)更加顯著。

3.5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。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在制冷空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)電力資源的節(jié)約、能源的消耗、整體的運(yùn)行效率以及精度的控制上都必須要遵循一定的原則，只有對(duì)各方面的因素進(jìn)行綜合考量，才能有效實(shí)現(xiàn)制冷空調(diào)的節(jié)能效果。通過(guò)對(duì)一些節(jié)能技術(shù)和節(jié)能系統(tǒng)的分析和應(yīng)用，進(jìn)而選擇出最適合的變頻空調(diào)，以此提升制冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的效率，確保制冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的制冷效果能夠達(dá)到相應(yīng)的要求和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的最終目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：陸福田（1984—），男，玉林市第一職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校機(jī)電部教師，研究方向：中等職業(yè)教育、制冷、電子、機(jī)電專業(yè)課教學(xué)、職業(yè)教育培訓(xùn)。