变频技术在中央空调制冷系统中的应用分析张永山

变频技术在中央空调制冷系统中的应用分析张永山

张永山

北京首都机场动力能源有限公司北京市100018

摘要：目前来看，中央空调在商用建筑及民用建筑的应用愈发广泛，并且表现出较好的市场需求前景。但是，随着节能减排政策的出台，使得我国空调企业也开始将目光投放至技术节能领域。从中央空调设计者的视角来看，制冷系统在制冷及加热的工作过程中，其内部的线圈及铁芯都会释放出一定的热量，并需要强油循环冷却装置来保障空调制冷系统的稳定运行，客观上会消耗大量的电力能源。为此，这就更加需要运用变频技术来实现中央空调制冷系统的高效升级及效率提升。本文就此展开了论述，以供参阅。

关键词：变频技术；中央空调；制冷系统；应用

引言：

目前在工业、民用领域的宾馆、酒店、商场、写字楼等大型公共场地基本上全部安装了中央空调。空调在设计的时候，为了满足系统的最大负荷，往往会预留10%—20%的余量。但是绝大多数时候，空调都不会处于满负荷的运行状态，所以系统负荷还存在很大的富余，节能的潜质非常大变频技术是实现节能的重要手段，变频技术引入中央空调系统，不仅能降低噪音，提高空调房间的舒适度，而且有利于提高空调自动化水平，延长机械和管网的使用寿命。它的节能效果非常明显高达30%，能减少企业运行的成本，提高企业的经济效益。

1中央空调变频和定频工作原理分析

所谓变频技术是相对于传统空调使用的定频技术而衍生的概念。而定频技术实际上就是指在电网电压220V、频率50Hz条件下工作的技术，简单来讲，定频技术的工作频率是固定不变的。由此可见，使用定频技术的中央空调其工作频率也是相对固定的，其工作原理主要是通过改变压缩机机组、水泵等元器件的启停，抑或是通过改变室内送风系统中的风门或水泵系统中的节流阀开度来达到调节温度的目的。显而易见，定频技术的调节方式虽然相对简单，但其缺点也尤为突出，如室内温度波动性较大、制冷机组的寿命较短、制冷系统能耗较高等。相对于定频技术而言，变频技术则是一种根据实际情况调节制冷机组供电频率的技术。简而言之，变频技术可以根据室内温度的变化波动情况，及时调整制冷机组的供电频率，如当某个阶段室内温度波动较大，变频器就会适当调高压缩机的供电频度并使其高速转动，从而增加制冷（热）效果；而当室内温度波动较小时，变频器则会将压缩机的供电频率调低，从而实现维持温度的效果。

2采用变频技术对中央空调制冷系统实现自控的意义

变频技术有非常多的优点，如节能显著、保护完善、控制性能好、过载能力强、使用维护方便等特点，变频技术已成为空调制冷系统的主要应用技术。空调制冷系统中变频器的工作原理就是用交流电源对设备进行变速处理，由控制电路对主电路进行控制，然后再将整流电路转换成交流电路。根据变频技术不同的工作运行方式可以将变频器分为电压型变频器和电流型变频器。按照电动机的实际转速所对应的电源频率来通过变频器将正在运行的系统进行转换，输出与系统较符合的频率，同时也可以使得电动机有着相对应的输出转矩，进而达到控制电动机转矩的目的。而系统则通过控制电动机的运行时间和运行顺序使得电动机的速度可以得到较大程度的提升，这样不仅仅会提高空调制冷系统中变频器电动机的使用寿命，更可以很大程度地提高系统的工作效率。而变频技术应用于空调制冷系统中，会产生非常大的作用，能够按照客户需求量来使用，可以节约大量的用电量和电费。避免重复地启动和停止，减少对电网和设备电气的损坏，可以极大地降低设备的磨损率，减少因设备维修而带来的不便，同时也可以减少用电高峰，从而避免增加电网的压力。

3变频技术在中央空调制冷系统中的应用

3.1制冷压缩机

中央空调制冷系统中，制冷压缩机是极为重要的构成部件。制冷压缩机在制冷过程中，所占电量约为空调的45%，制冷压缩机在实际运行中，平均每年的峰值负荷约为65%，占压缩机总量的55%。在中央空调制冷系统中，应用制冷压缩机，必须结合中央空调的实际使用情况有效应用，可以使用离心式、活塞式、螺杆式等类型，确保压缩机结构设计能够起到调节作用。根据实际的空调运行情况有效的变化，并调整压缩机使用功效，从而对于不同的使用情况进行良好的适应，有助于提高制冷空调系统的运行效率，促使制冷空调系统的有效运行。例如：选用离心式压缩机时，通过进气口导向叶片，有效的调节进气量，对制冷量进行有效调节，也称之为扇门调节。结合当前中央空调制冷系统的工作运行状况，我们能够看出，扇门调节具有节能作用，但是也会导致电机的负载电流降低，从而使电机转速与电压稳定，但是却难以有效解决，电机在低负荷下的效率低等众多问题，难以起到节能效果，如果应用变频器调速，能够降低空调电机的损耗，电机的电压与电流、转速频率也会随之下降，电机功耗也就降低了。电速离心式压缩机能够提高30%的节能效果，特别是在中央空调低负荷的运行情况，能够起到节能75%以上，是中央空调制冷技术中的核心内容，值得被广泛推广与应用。

3.2风系统

在传统的中央空调中，都是使用固定风量控制系统，导致新风量的调节既不方便，而且空调的能耗又高。一旦中央空调引入新风VAV变频技术以后，能够调节节约30%的空调负荷，节省能耗高达50%。这种技术的使用将改变以前的送风静压和温度等来控制，而是通过变静雅和变温度的方法实现节能、舒适的目的。如今，随着人们生活质量的不断提升，变频集中式中央空调在市场上逐渐热销，这种空调通过将中央空调与家用空调的优点结合，从而实现更加节能环保、灵活设计等方面的优点，使得空调发展具有更好水准。

3.3循环水泵

目前来看，循环水泵同压缩制冷器、变频空调器一样作为空调制冷系统的主要部分，能源消耗大约占据整体系统的1/4。但在实际运行过程中，循环水泵却存在运行效率较低、能耗程度较高、引发系统故障等一系列问题，严重制约了空调制冷系统的稳定运行。为此，通过将变频技术运用在制冷系统当中，完全可以运用变频器来调整热量平衡、水流量及制冷量范围内的调节。对于提升中央空调制冷系统循环水泵的运行效率具有重要作用。

3.4冷却水循环系统

中央空调系统的冷却塔中的水温不是恒定的，而是根据环境的温度不断变化的。掌握一侧的冷冻机组每天产生的热量，然后通过冷却泵的进出差，可以有效地控制冷却水循环的体系，不同的环境和不同的人室内的温差也会有变化。那么表示冷冻机组产生的热量值高，就应该提高冷却泵的转速和冷却水循环速度；如果两者之间温差小，那么可以降低冷却水的循环速度，从而达到节约电能的目的。

3.5冷冻水循环系统

由于冷冻水的出水温度是冷冻机组“冷冻”的结果，常常是比较稳定的。因此，单是回水温度的高低就足以反映房间内的温度。所以，冷冻泵的变频调速系统，可以简单地根据回水温度进行如下控制：回水温度高，说明房间温度高，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度；反之，回水温度低，说明房间温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度，以节约能源。简言之，对于冷冻水循环系统，控制依据是回水温度，即通过变频调速，实现回水的恒温控制。

结束语：

在中央空调系统中采用变频调速系统，可根据实际设定的温度自动调节水泵、电机的转速，使中央空调系统中的两个循环水系统管道中的水温度保持在给定值，从而恒温度控制房间温度，以求最大限度的实现节能、节水，并保障系统处于可靠运行的状态，实现恒温度控制，更能确保各泵使用平均并延长设备的使用寿命。我们也可看出中央空调变频调速系统具有节能、高效的优势，而且控制简单、能效比高。

参考文献：

[1]王玉娟.变频技术在中央空调制冷系统中的应用[J].山东工业技术.2018(04)

[2]许国雄.浅谈变频技术在中央空调制冷系统中的应用[J].科技创新导报.2017(09)

[3]杨进华.变频技术在中央空调制冷系统中的应用分析[J].科技资讯.2018(06)