基于變頻壓縮機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)分析

廖玉鋒

摘 要：本文致力于調(diào)查在不同的環(huán)境溫度下為變頻壓縮機(jī)輸入不同功率的效果。通過在系統(tǒng)中放置不同的傳感器，改變驅(qū)動(dòng)頻率，提取數(shù)據(jù)，然后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制在壓焓圖中，進(jìn)行討論和研究。從參數(shù)分析來(lái)看，實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析可以顯示出在不同環(huán)境溫度下最佳性能系數(shù)。

關(guān)鍵詞：變頻壓縮機(jī)；環(huán)境溫度；空調(diào)系統(tǒng)

引言：為了確保家用和商用設(shè)備的高效運(yùn)行，我們需要使用一套交互系統(tǒng)，這套系統(tǒng)包含自動(dòng)診斷、交互控制、自動(dòng)控制以及完整的暖通空調(diào)組件。近年來(lái)，隨著新技術(shù)的發(fā)展，有人提出了一個(gè)更強(qiáng)大的診斷和監(jiān)控的工具，此工具可以幫助工程師、維護(hù)管理人員和一線技術(shù)員發(fā)現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)中的小問題并能夠進(jìn)行定位，從而可以在其發(fā)展為大問題前將其控制住。這種技術(shù)的發(fā)展涉及到元件、系統(tǒng)、信息技術(shù)服務(wù)之間通信的提高，而且受到暖通空調(diào)系統(tǒng)從制造到控制全方面的影響。更好的診斷和監(jiān)控空氣處理設(shè)備、制冷機(jī)、泵和變風(fēng)量設(shè)備的結(jié)果就是能夠從實(shí)質(zhì)上減少成本。配合使用統(tǒng)計(jì)分析和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，這些診斷和監(jiān)控工具可以幫助技術(shù)員分析運(yùn)行偏差，并精確地找到問題根源并提供解決方案，從而管理人員可以快速實(shí)施最為恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。我們也可以找出更多關(guān)于權(quán)限控制、安全、閉合電路和功率監(jiān)控的系統(tǒng)互通性?，F(xiàn)在同一個(gè)互通動(dòng)作傳感器可以預(yù)警安全系統(tǒng)、訪問控制系統(tǒng)和暖通空調(diào)系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之就是一個(gè)傳感器可以處理六個(gè)系統(tǒng)的輸出。這種進(jìn)步為用戶提供了更多的控制，為管理人員提供了更多可選擇的設(shè)置以及更聰明的經(jīng)營(yíng)，也為供應(yīng)商提供了更多的機(jī)會(huì)。

本文研究的目的是為了了解在不同功率輸入和不同溫度新風(fēng)的情況下的空調(diào)循環(huán)效率，從而找出系統(tǒng)最佳運(yùn)行工況以盡最大可能地節(jié)能。

一、變頻壓縮機(jī)

在制冷系統(tǒng)中越來(lái)越多的使用到變頻壓縮機(jī)，在逐時(shí)的容積控制中壓縮機(jī)的速度的改變可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行不穩(wěn)定，其原因是由于系統(tǒng)固有的特性。本文記錄了由于系統(tǒng)固有的特性所導(dǎo)致的變頻壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究。當(dāng)冷凝溫度和蒸發(fā)溫度改變時(shí)，壓縮機(jī)性能由依據(jù)冷量、輸入功率、制冷劑流量所做的圖表來(lái)描述。這些圖表通常只提供基礎(chǔ)功率，制造商很少為壓縮機(jī)電機(jī)電源電流不同頻率的值提供工作曲線。因此，頻率改變時(shí)確定壓縮機(jī)性能曲線是很重要的。特別的是，變頻壓縮機(jī)真實(shí)的工作情況可以視為一系列頻率不變的無(wú)窮個(gè)壓縮機(jī)的性能。為了研究壓縮機(jī)變頻性能，冷量、輸入功率、制冷劑流量可以由實(shí)驗(yàn)獲得并且用蒸發(fā)和冷凝溫度的二階函數(shù)來(lái)表示。環(huán)境溫度、過熱度和制冷劑液體的過冷度都需要被修正。

二、實(shí)驗(yàn)方法

本系統(tǒng)采用R410a制冷劑，這種制冷劑混合了R32和R125制冷劑，他們有著幾乎相同的蒸發(fā)和冷凝溫度。將壓縮機(jī)連到運(yùn)行在60HZ的空調(diào)系統(tǒng)中。如果改變驅(qū)動(dòng)頻率，壓縮機(jī)會(huì)改變轉(zhuǎn)速?gòu)亩鳛樽冾l驅(qū)動(dòng)的輸出。一般運(yùn)行頻率我60HZ，也可以在45HZ以下運(yùn)行。從壓縮機(jī)的頻率范圍是上升還是下降可以看出壓力、電壓和瓦特?cái)?shù)的高低。在這種速度下，液體不充分流動(dòng)會(huì)使壓縮機(jī)損傷，變頻驅(qū)動(dòng)可以阻止這一情況的發(fā)生。熱力膨脹閥唯一的功能是測(cè)量制冷劑流入蒸發(fā)器，其關(guān)鍵的是必須要在同一蒸發(fā)速率的情況下進(jìn)行測(cè)量。這樣做可以使其提供合適的制冷劑的量以維持離開蒸發(fā)器的氣體有合適的過熱。系統(tǒng)如圖1所示。

三、結(jié)果與討論

將不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制在壓焓圖中，可以發(fā)現(xiàn)此系統(tǒng)中有著相同的限制。如果我們希望系統(tǒng)保持運(yùn)轉(zhuǎn)，那么室外溫度要保持在某一范圍內(nèi)。我們可以通過為壓縮機(jī)輸入更多能量以提高系統(tǒng)性能，但是當(dāng)室外溫度和冷凝溫度接近時(shí)，性能系數(shù)COP會(huì)增加。

參考文獻(xiàn)：

[1] Bong， H.， Kim， Dennis， L.， and ONeal， 2005. Effect of refrigerant flow control on the heating performance of a variable-speedheat pump operating at low outdoor temperature. Journal of Solar Energy Engineering，127 （2005） 277.