中央空调变频技术在节能降耗中的应用

中央空调变频技术在节能降耗中的应用

李之迪、刘伟献

德州亚太集团有限公司  山东德州  253072

摘要：随着中央空调系统普及程度的不断提高，能耗问题逐渐成为社会各界共同关注的焦点。变频节能技术作为中央空调系统中常用的节能降耗技术，对其进行优化调整成为推进中央空调系统节能减排的重要途径。本文主要针对变频技术在中央空调节能降耗中的应用进行了浅要分析。

关键词：中央空调；变频节能技术；节能降耗；应用

目前空调在人们的生活中逐渐普及开来，而中央空调作为商用及大型民用建筑的首选，其市场前景也愈加明朗，但节能减排以及可持续发展化政策使得空调制造企业开始将研发重心转向节能技术，从技术层面来看，只要制冷系统正在运行，就势必会释放出热量，而想要冷却内部线圈及铁芯，就需要循环冷却装置来冷却空调的制冷系统，进而会消耗更多的电量，所以变频技术的目的便是提高空调制冷系统的效率、降低空调的功耗。

1中央空调系统的构成

中央空调的构成：①冷水发电机组。中央空调机组的制冷源通过所有房间循环水由冷水发电机组完成室内交流，降温为冷冻水。②冷却水塔。用来为冷水发电机组供应冻结用水。同时冷却风机用来减低冻结塔的温度控制，加快将回水带回的热能排放到大气环境中去。③室外热交换系统。由二个环流水控制系统构成：第一，冻结水环流控制系统。从冷水发电机组排出的冷冻水由若干个台冷冻风泵加压送到冷冻水管内，在各房间内完成热交流，带来房间内热能，使房间内的气温快速减少。第二，供热量循环系统。通过冷水发电机组完成逆流热转换，是在温度控制逐渐快速冻结的同时，也将放出大量的热能。该热能被制冷水吸收后，使制冷水的循环系统温度上升。由若干台冷却水泵把升了温的冷却水压进冷却塔，使其在冷却水塔中和大气环境发生热交换，接着又将降了些气温的制冷水，送返回冷水机组。就这样不断循环系统，带来了冷水机组所放出的全部热能。

2中央空调系统的工作原理

从中央空调系统的工作原理来看，整个工作流程可以简单理解为室内外空气进行热能交流与转化的过程。系统利用压缩机直接将冷媒压成液态后，将其送入蒸发器中，然后通过冷冻泵将冷冻循环系统中已有的常温水泵入蒸发器盘管中，常温水与冷媒完成冷热交换，促使常温水逐步转化为低温冷冻水，通过冷冻泵将生成的冷冻水传输到风机口的冷却盘，冷却盘直接吸收周围环境的热量，生成低温空气，最后通过风机将低温空气运输到功能间，最终实现降低温度的目标。冷媒会在蒸发器中进行有效压缩，此过程会伴随热量吸收，通过压缩机将其运输到各个冷凝器中释放热量，产生的热量能够被冷却循环系统中的冷却水直接带走。冷却泵能够利用冷却循环系统将系统内部的冷却循环水泵入冷凝器交换盘管，然后再将完成升温的冷却水运输到冷却塔，最后再通过冷却塔完成冷却交换，最终转化为常温水，为系统提供循环用水。

3中央空调目前存在的问题

①电机启停会影响空调寿命。对于目前绝大多数中央空调来说，在空调运行时经常会出现系统漏洞或硬件漏洞导致的频繁启停，这种过度的启停动作会导致电流波动过大，启动时电流会大幅提升，对于电子元器件以及老化硬件会造成明显且不可逆的损伤，而调电机受到高频电弧冲击也会出现难以解决的多种问题。

②空调效能太差，不够节能。传统的中央空调制冷模式往往是节流阀等类似设备来调整空调内部的压力以及流量，这种结构对于能量的利用率低，同时一部分中央空调的设计运行环境和实际使用环境存在着一定差异，很难控制变量，于是导致了空调的电量消耗很快但实际降温效率较低，能源转化率不尽如人意，同时还变相地降低了空调的使用寿命。

③空调规定负荷不符合使用环境。空调在使用时所面对的环境、地理位置、季节、室内外温差的较大差别，但在空调的初期设计阶段往往只能按照最大环境温度来设计，以保证空调的制冷效果，且空调的设计往往都会拥有接近一半的过载幅度。实际情况下，传统空调经常难以利用到厂家预设的过载幅度，甚至普遍存在利用率低、电能浪费的情况，想要解决问题就只能对空调的系统内自动控制提出更高的要求。

4变频技术在中央空调中的应用分析

4.1中央空调系统节能改造

改造中央空调系统节能时，可以引入启停系统，通过楼层风机直接发出对应的控制信号，中央空调系统主要是根据对应的控制信号完成自动开机或停机操作。冷却循环泵与冷冻循环泵主要通过变频器与PID温控器完成控制，PID温控器能够直接采集冷却水、冷冻水对应的回水温度，采用信号形式直接输入对应的变频器，变频器根据温度差进行判断，直接控制冷却水、冷冻水的流量大小。冷却塔风机的启停也是通过PID温控器完成控制，在获取冷却水温度的情况下，利用上下偏差报警功能完成冷却塔操作。进入楼层风机盘管的冷冻阀采用电动阀门控制，启停操作主要利用风机完成控制。

4.2冷却水系统应用分析

在传统中央空调中，即使空调的负荷降到相当低的水平，冷冻水的水泵因为没有变频器的影响，依然会维持工作，又或者大部分水泵被关闭，导致水泵动力不足、无法顺利循环冷却水，最终促使系统多开水泵，浪费了多余的电力。而使用变频技术的中央空调，则通过在冷却水系统中加装变频器、切换器等元器件，来实时监测空调的负荷是否和实际需求相当，一旦工作频率高于需求、造成电力浪费，控制器和切换器便会介入，实时控制水泵的运行速度和水泵的开关，同时保持多台水泵的运行速度基本一致，以保证水泵的磨损程度一致，不仅从根本角度解决了能耗问题，也一定程度上保护了中央空调的机械寿命。

4.3变频技术对主机制冷系统的控制

在主机制冷系统方面，通过热负荷调节，变频技术可以将制冷压缩机限定在极限设定之下，使其在规定的范围内运行。通过在中央空调系统内部安装变频控制器，通过内部控制器来对压缩机的转速进行有效调节，以此来实现温度的智能调控。变频空调在实际应用的过程中能够最大化地满足人们所需要的温度需求，并且能够以此为标准来实现房间内温度的有效控制，保证智能设定的温度能够满足人们的实际需要。目前，我国的变频技术在中央空调领域实际运行的过程中能够有效地实现对高温环境下快速制冷的效果，不仅能够对传统压缩机的工作频率进行提高，而且还具备比同类空调制冷量多一倍的优势，因此这类优势也是传统的中央空调并没有办法相比较的。变频空调能够实现自动启动的效果，传统的中央空调在使用的过程中如果遭遇停电现象，想要在此启动必须通过人工进行手动控制进行开启，而对于应用了变频技术的中央空调能够实现异常系统断电后的自启动效果，并且能够自行进入运行状态，有效实现了空调的智能化水平。

结语：

总之，中央空调如今已十分普遍，不管在公共建筑当中或是在家居当中人们都常采用中央空调，因为它极大地提高了人类的生存品质，但同时也增加了能源消耗量。而为减少中央空调的用能源，近年来人们也把变频技术运用在了中央空调当中，并开发出了变频中央空调，从而有效地进行了中央空调的节能降耗。应进一步深入探究节能技术，实现行业发展。

参考文献：

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[2]黄闪，严良丈，陈家健，等.双效溴化锂制冷机组中央空调系统节能优化软件设计与开发[J].工业控制计算机,2022,35(9)：45-47.

[3]张青.中央空调系统节能运行控制方法研究[D].江苏：东南大学,2016.

[4]李驯.浅议中央空调系统的优化运行管理[J].资源节约与环保,2016(11):8-9.

作者简介：

李之迪（1987.2-），男，汉族，山东德州人，研究方向：电气、机械、控制、中央空调生产与安装、机电一体化技术、工程经济。

刘伟献（1976.9-），男，汉族，山东德州人，研究方向：电气、机械、控制、中央空调生产与安装、机电一体化技术、工程经济。