变频技术在制冷空调系统中的应用与发展

张海花

【摘 要】空调的节能技术应当跟上社会发展，对其能量损耗控制在合理范围内。而变频技术能够控制空调在制冷过程中所造成的能量损失，不仅能帮助人们改善居住环境，还能进一步创新发展变频技术，将使得空调的运行效率得到提升，并将我国的节能减排理念切实落地。

【关键词】变频技术；空调系统；应用与发展

空调在当前城市建筑应用中越来越广泛，但由于空调制冷系统在运行过程中消耗的能源占比较大，不利于当前我国社会能源的可持续发展。所以，针对空调制冷系统的能耗问题，应充分重视，并对其展开具有针对性的研究，采取相应的措施和方法，引进现代化的技术手段，提升空调制冷系统工作效率，并重点减少空调制冷过程中所需的能源消耗。一般来说，空调设计之初为了满足空调系统的最大负荷，制造商往往会预留10%～20%的余量。也就是说，在空调的节能领域研究存在一定的富余，对于空调的性能优化仍具有上升空间。变频技术的引进使空调的性能更加优良，同时提升了室内环境的舒适度，满足人体对于室内温控的实际需求。而且，该项技术的应用能够有效地降低空调运行过程中所需的能耗，使空调智能化、自动化水平大大提高。

1.空调的构成及其制冷原理

总体上来说，空调由3大系统组成，其分别是主机制冷系统、冷冻水循环系统与冷却水循环系统。主机制冷系统的工作主要是集中制造冷源。其工作流程为制冷剂通过压缩机被压缩成为液态的制冷剂，其在蒸发器中的冷冻水进行制冷，被制冷后的冷冻水被循环制建筑物的各个区域，对建筑物中的各个区域进行降温达到调节温度的作用。过去氟利昂为经常用到的制冷机，但是由于氟利昂会对环境产生一定的负面影响，因此，当前空调系统所采用的制冷机通常是环保型的制冷剂，以达到保护环境的效果。冷冻水循环系统主要是通过冷冻水为载体，将主机制冷系统产生的集中冷源循环到建筑物的各个区域末端，简而言之，冷冻水循环系统就是携带并运输冷源的一个过程。其运输过程大致是冷冻水通过冷冻泵被加压，然后被流送至冷冻水管，冷冻水通过冷冻水管流经风机盘管时，风机盘管后安装的风机将冷风吹向冷冻水管，此时冷冻水管中的冷却水与室内的热量进行交换，冷冻水管中的冷却水经过风机盘管时，温度已经上升，温度上升后的冷冻水通过冷冻水管，再次流回冷冻主机内，再次被制冷然后流经各个区域，形成冷冻水的循环，达到运输冷源的职责。冷却水循环系统并不直接参与调节室内温度的环节，它是为了保障主机制冷系统的正常运转而从制冷主机中带走多余的热量，属于是整个空调系统正常运转的，一道保障系统。其过程可以描述为冷却水通过冷却泵被加压，被送至冷却塔中经过冷却塔的冷却处理，随后通过冷却水管，流经制冷主机当中，并带走主机在制冷过程中，综合产生的热量，冷却水吸收完主机所产生的热量之后，再通过冷却水管回到冷却塔当中，继续被冷却，然后再送至冷冻主机当中完成吸收热量的任务，如此形成循环形成冷却水循环系统，持续保障主机的正常运转。

2.变频技术在空调系统中的应用

2.1制冷压缩机的应用

在制冷空调系统中还有一个核心组成内容就是制冷压缩机，制冷空调系统在日常运行的时候，整体消耗电量里有40%都是被制冷压缩机耗费的，在具体的实践工作里，每一年的平均负荷已经能够达到峰值热负荷的60%，但是只占压缩机容量的50%，这就在很大程度上导致压缩机在运作时有多数时间是在低负载情况下运作的。在制冷空调系统里运用制冷压缩机，要结合空调的实际情况做出科学、合理的运用，例如在空调系统和大型或中型冷库里，就可以选取活塞式、螺杆式、离心式等种类的压缩机，同时还要确保压缩机结构内的调节功能能够跟随实际运行情况有效调节制冷压缩机，使其可以灵活适应多变的情况，进一步实现提高制冷空调系统的运行效率，保障系统在运行时可以充分发挥节能作用。再举个例子，在选用离心式压缩机工作的时候，其一般是通过进气口导向叶片开度的变化对气量进行调整，然后对制冷量进行控制，这种方式被称作扇门调节。结合当下的制冷空调系统实际运作情况而言，扇门调节是可以实现节能功能的，但是使用扇门调节会导致电机负载电流持续下降，这个时候电机的转速和电压是相对恒定的，在这个情况下，并不能改善和强化电机在低负荷运行下工作效率低的问题，也就不能实现节能作用。假如选取变频器进行调速，还会降低电机的固有损耗、附在损耗和其他相关损耗，如此一来，电机的电流、电压和转速频率都会跟着降低，电机的功耗也会伴随流量一起下降，提高了运行数据的控制精准性。出现以上情况时，变速离心式压缩机的平均节电量要高于30%，在低负荷情况下节电量将要高于70%，由此可见，在日后把制冷压缩机应用到制冷空调系统内是一项非常有推广意义和价值的先进技術。

2.2循环水泵的应用研究

循环水泵在空调整个制冷系统运行工作中的耗电量约占整个系统的四分之一，因此，对循环水泵的节能研究不可忽视。针对当前市场上大部分空调制冷系统中最常用的VM系统，该系统在运行过程中主要依靠系统负荷进行自动调节。但该系统在应用过程中普遍存在调控方式与用户之间的脱节情况，进而影响到循环水泵的控制效果，同时也会造成空调能源消耗的增加，致使空调运行效率低下。这种情况甚至还极有可能引发VM系统故障，为空调制冷系统的稳定运行造成极大的隐患。此类问题可引进变频技术得以良好的解决。对于此类情况，可以引进变频器进行技术应用，通过变频器的热量平和关系式达到对水流量以及制冷量的自动同步调控，从而有效地对空调运行过程中的全流量范围进行调节，实现节约能耗的目的。变频技术对冷却水循环系统的控制，主要表现在首先根据安装在空调内的温度传感器计算出温度差，变频模块会通过这个温度差对于冷却水循环系统中水泵进行调节，进而控制着冷却水循环的流速以及水泵的转速，例如当得到了这个温度差反馈较小时，则说明室内温度较低，主机制冷系统所产生的热量较低，变频模块便会降低，冷却水循环系统水泵的转速并降低冷却水的循环速度；当温度监测模块计算出温度差较高时，则说明室内温度较高，并且主机产生的多余热量较多，那么变频模块将会加速冷却水循环系统水泵的转速，加快冷却水的循环速度，来实现对空调主机系统的降温，保障着空调主机制冷系统的正常运转。简而言之，变频模块就是通过温度差来控制冷却水循环系统中水泵的转速不仅可以带走主机制冷系统中产生的多余热量，同时，也有效地对能量损耗进行了控制。

3.结束语

综上所述，变频技术在空调制冷系统中的应用符合我国节能减排政策要求，能够极大地提升空调制冷效率，同时在实际应用过程中使空调更加智能化，提升了用户的体验，并实现对室内温度的恒温控制。变频技术能够降低空调制冷系统运行的能源消耗，实现空调的节能减排目的。现阶段，随着我国节能减排政策的深入推进，变频技术在空调制冷系统中的应用也会越来越广泛，应用变频技术有利于实现空调的节能减排，而且还能够提升空调的运行效率。因此，变频技术在空调制冷系统中的应用具有十分广阔的前景，未来将会更加深入和广泛地应用于该项领域中。对此，相关的技术人员更应加强变频技术的应用研究，并重视该项技术的更新，从而为空调的节能减排发展提供更大的发展空间。

【参考文献】

[1]卢新文.变频技术与定频制冷系统控制的节能研究[J].南方农机，2018，49（22）：75.

[2]梅敏华.变频技术在制冷空调系统中的应用与发展[J].科技经济市场，2017（10）：31-32.