变频技术在家用空调制冷系统中的应用分析

随青松

摘 要：变频空调与普通空调（或称定速空调）最主要的区别是前者增加了变频器，目前，变频空调器中的变频电路有交流变频和直流变频两种形式。本文将对该技术进行分析。

关键词：变频技术；空调；原理；应用

1 前言

随着当前我国发展节能减排口号的提出，能源问题已成为国家与企业关心的问题。利用先进的科技技术发展节能空调可以节省用电，为国家节能减排事业做贡献。因此，变频技术应用广泛。

2 变频器原理

所谓的变频器技术，其不是单一的系统理论体它是建立在微电子技术、电力电子技术、控制技术和计算机技术等基础之上的，因此，就目前的市场前景来看，其具有较大的发展潜力和使用价值。其工作的重点是通过将外部电流流经三个控制电路，首先经过整流电路，通过整流给逆变电路和直流中间电路提供直流电源，直流中间电路为通过将输出过程中的直流电路进行平滑，最終得到质量较好的直流电源。最终，通过三个步骤的紧密配合，组成的控制电路将平滑电路输出转化为频率和电压，都可以任意改变的交流电源，以最后完成调节电机转速的目的，实现设备的高性能发展。

3 变频空调的优点

3.1 节能、经济性好

（1）变频空调采用的是软启动，能以低频率启动运行。启动电流不超额定电流，如海信变频机系列，启动电流仅为额定电流的1/2，而定速空调启动电流为额定电流的5～7倍；再者变频空调是改变电源频率使制冷机的转速改变，从而改变制冷量适应不同的工况，以达到最佳效率，当温度达到设定值后，在低频率运转维持恒温，此时的功率仅为几百瓦，没有频繁启动带来的电力浪费。经日本等国家充分验证，变频空调比定速空调节能1/3以上。

（2）高能效比节能。即空调在制冷运转时，其制冷量与所消耗的电功率之比（实测制冷量/实际消耗电功率），其单位为W/W，它是反映一台空调器性能的重要参数，这个比值越大空调器越省电，即所耗费的电量能够得到较大的空调冷量。实际上，一般出厂的空调器没有提供这项数据，但可根据铭牌上提供的铭牌制冷量/铭牌输入功率进行估算。普通空调能效比一般在2.8（W/W）以下，而变频空调一般都在3.2（W/W）左右。

3.2 舒适度高

（1）启动后可快速达到设定温度，缩短了室内温度不适的时间。由于变频空调的最高使用频率都在100Hz以上，为工频50Hz的2倍，一般变频空调一开始即以最高频率运转，降低10℃仅需一般空调1/4的时间。

（2）室内温度变化小且稳定。因为高速运转达到设定温度后频率自动减低到30Hz左右运转，以保持温度的恒定，从而改变了普通空调3℃的温差，实现了1℃恒温，避免了普通空调忽冷忽热的不适感，充分享受恒温的舒适。

（3）降噪静音。变频空调在运转过程中，没有频繁的开停机现象，所以不会产生开停机的动作声以及压缩机启停时发出的气流声和振动声。压缩机长期在低速下工作，噪声自然也较少，一般的变频空调室内机噪音为35db（A），而普通空调大致为45db（A）。变频空调除了上述节能、舒适、降噪静音等外，还有较好的经济效益。虽然一次性投资较多，但从长远使用角度来考虑也是合算的，此外压缩机大部分时间都工作在低速，可减少机械磨损，故延长整机的使用寿命。

4 变频技术在中央空调制冷系统中的应用

4.1 制冷压缩机的应用

中央空调的制冷系统中，制冷压缩机是非常重要的组成部分。制冷压缩机在中央空调整个制冷工作过程中占耗电量的40%左右，而且在实际的运行过程之中，每年的平均负荷估计大约是在峰值负荷的60%左右，但是仅占压缩机容量的50%，这样的结果就是压缩机基本上都是在低负荷载的情况下运转。将制冷压缩机应用到中央空调制冷的系统中，要按照空调实际使用情况进行应用，对于中央空调而言主要就可以使用螺杆式、活塞式和离心式这几种类型，并且需要确保这种压缩机结构设计上配有调节功能。这样才能够按照实际的工况对压缩机进行变化调整，能够对工况的不同做出更好的适应，从而将制冷空调系统的运行效率提高，更加有益于系统运行的节能。

例如，在使用离心式的压缩机的时候，这种压缩机的工作方式主要是通过进气口导向叶片的变化对进气量调节变化，从而实现对制冷量的调节，一般我们都叫做扇门调节。根据目前的制冷空调系统的工作状况而言，扇门调节虽然具有一定的节能作用，但同时也会带来电机负载电流降低，使得电机的电压和转速都保持稳定，因此导致电机在低负荷下效率低的问题无法彻底解决，不能够达到根本的节能目的。假如使用变频器进行调速的话，则可以降低电机的附在损耗、固有损耗以及其他损耗，随着电机的电压、电流和转速频率也会跟着下降，因此电机功耗自然就降低，运行参数的控制精度将会提升。在此种情况下，变速离心式压缩机节能效果能够提升30%以上，尤其是在低负荷的情况下节电能够达到70%以上，是将来中央空调制冷技术的核心，值得推广。

4.2 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。

4.3 循环水泵的应用

循环水泵也是中央空调制冷系统的重要组成部分，在整个空调系统制冷运行的工作之中，循环水泵的耗电量估计占整个系统的25%。所以对于中央空调的制冷节能，就需要对循环水泵节能重视。目前的制冷空调系统常用的就是VM系统，在工作的过程中自动调节主要是依照系统负荷决定。但是在实际的运行过程之中，可以得知循环系统的水泵选型、调控方式的制冷机组和用户之间出现脱节的情形，导致循环水泵控制效果差，而且在能源效率上也会出现许多问题，结果运行效率低，甚至还会造成VM节能系统出现问题，造成整体的节能效果差，不利于整个中央空调制冷系统的稳定发展，所以必须采取有效的措施才能够解决VM系统的节能问题。例如，引入变频器技术应用热量平和关系式，而且自动同步调节制冷量和水流量，由此达到全流量范围内的有效调节，这样一年下来节电能够达到50%左右。此外，依照当前的VM系统运行状况而言，使用的变频技术在控制上还是存在一些技术性的问题需要及时解决，不然将会造成整个中央空调制冷系统的运行效率，因此要充分应用变频技术改进循环水泵的运行，真正地将循环水泵的工作效率提高。

4.4 冷却水循环系统的控制应用

中央空调系统的冷却塔的水温是根据环境的温度不断变化的，其单侧水温是不能够精准地反映冷冻机工作产出的热量。因此冷却泵控制依据最后就是按照进水和回水两者之间的温度差，达到进水和回水间的恒温差控制比较合理。如果两者温差大，表明冷冻机组产生大量热量，需要提高冷气泵的转速，加快冷切水的循环速度；反之就是降低冷切水的循环速度，达到省电的目的。

5 结束语

变频技术是20世纪80年代问世的一种高新技术它应用在家用空调上，使家用空调在节能、舒适、工作适应范围等方面都得到了很大的改善，使家用空调完成了一次新的革命。随着该项技术的日益完善，该项技术也将在更大的范围推广和应用。

参考文献：

[1] 刘东等.变频技术与空调节能[J].节能技术，2016（11）.

[2] 俞炳丰等.变频技术在制冷家用电器上的应用[J].制冷与空调，2017：26.