變頻技術(shù)在中央空調(diào)節(jié)能降耗中的應用

龔少明

摘 要 當今時代，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展及科技的進步，在提高了人們生活水平的同時，卻也增加能源消耗。所以，現(xiàn)代各行業(yè)在發(fā)展中都非常注重“節(jié)能”二字。中央空調(diào)如今已經(jīng)非常普及，無論是在公共建筑物中還是在家庭當中人們都常使用中央空調(diào)，它大大提高了人們的生活質(zhì)量，但同時也增加了用電能消耗量。而為了降低中央空調(diào)的能耗，近年來人們將變頻技術(shù)應用到了中央空調(diào)當中，研發(fā)出了變頻中央空調(diào)，有效實現(xiàn)了空調(diào)的節(jié)能降耗。本文主要針對變頻技術(shù)在中央空調(diào)節(jié)能降耗中的應用進行了淺要分析。

【關(guān)鍵詞】變頻技術(shù) 中央空調(diào) 節(jié)能 降耗 應用

中央空調(diào)是現(xiàn)代建筑物的常用配套設(shè)施，尤其是在一些大型建筑我當中，其更是必不可少的一項設(shè)施。誠然，中央空調(diào)的應用有效調(diào)節(jié)了室內(nèi)的溫度，它在夏季制冷、冬季制熱，大大改善了人們的居住調(diào)節(jié)。但是，中央空調(diào)卻存在著電能消耗量過大的問題。眾所周知，現(xiàn)在國家正在大力提倡節(jié)能環(huán)保，所以各行各業(yè)也應當要積極響應國家號召，提高節(jié)能環(huán)保水平。為了降低中央空調(diào)的能耗，人們發(fā)明了變頻中央空調(diào)，即利用先進的變頻技術(shù)來減少電能變化，得到節(jié)能降耗的目的。以下筆者就結(jié)合實際來談談變頻技術(shù)在中央空調(diào)節(jié)能降耗中的應用，僅供參考。

1 中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成

中央空調(diào)系統(tǒng)主要是由以下幾個部分構(gòu)成的：

1.1 冷凍機組

冷凍機組的主要作用是進行內(nèi)部熱交換，也就是對循環(huán)水進行降溫，使其成為冷凍水，然后再送去各個房間當中，從而實現(xiàn)中央空調(diào)的制冷效果，因此我們可以將冷凍機組視為中央空調(diào)中心制冷源，這足以體現(xiàn)出了它的重要性。

1.2 冷卻水塔

冷卻水塔的主要作用是向冷凍2機組提供需要的冷卻水。

1.3 外部熱交換系統(tǒng)

外部熱交換系統(tǒng)主要是由冷凍水循環(huán)與冷卻水循環(huán)這兩個系統(tǒng)組成的，而前者主要包括冷凍水管道與冷凍泵，冷凍水先從冷凍機組流出，再流入冷凍泵進行加壓，之后再送至各房間的冷凍水管道進行熱交換，從而帶走房間中的熱量，達到制冷目的；后者則主要包括冷卻水管道、冷卻塔以及冷卻泵，冷凍機組負責完成熱交換過程，水溫在冷卻過程中釋放出熱烈為循環(huán)冷卻水吸收，從而使冷卻水溫度提供，之后再送入冷卻塔與大氣進行熱交換，最后再被送回至冷凍機組當中，循環(huán)往復。

1.4 冷卻風機

冷卻風機主要是由室內(nèi)風機和冷卻塔風機共同組成的，前者安設(shè)在各個房間里以加速房間內(nèi)的熱交換，后者則用來降低冷卻塔的水溫，從而加速熱量散發(fā)。

2 中央空調(diào)的工作原理

中央空調(diào)系統(tǒng)的工作過程，是對室內(nèi)與室外不斷進行熱量交換及轉(zhuǎn)換的過程，這也是其的基本工作原理。在一年四季不同時節(jié)，中央空調(diào)需要采用不同的水來進行能量交換，例如夏季需要采用冷卻水進行能量交換，冬季需要采用冷溫水進行能量交換。不過，雖然水不同，但是卻是使用的同一個水循環(huán)系統(tǒng)。具體來說，冷凍水制冷是在冷凍機組中利用制冷劑并通過壓縮機壓縮成液態(tài)，然后送至蒸發(fā)器中，與蒸發(fā)器中的冷凍水進行熱交換，再通過冷凍水泵將冷凍水送到冷卻盤管中，通過風機吹送而制冷。經(jīng)蒸發(fā)后制冷劑的熱量釋放在冷凝器當中，與冷卻循環(huán)水進行熱交換，冷卻水則會帶走冷凍機組釋放的熱量，再由冷卻水泵將熱量釋放到大氣當中，同時冷卻塔內(nèi)的冷卻風機會加速冷卻水與大氣進行熱量交換。中央空調(diào)就是通過上述系統(tǒng)循環(huán)來運行并達到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度作用的。

3 變頻技術(shù)簡介

變頻技術(shù)主要是依托于交流電動機無級調(diào)速的一種技術(shù)。變頻器通過通斷控制電力半導體器件，將電壓及頻率固定的交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷杭邦l率可變的交流電。變頻器首先要將單相或者三相的交流電變換為直流電，然后才能夠產(chǎn)生可變的電壓及頻率；其次再將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嗷蛘呷嘟涣麟?。如果是?直-交型變頻器，為產(chǎn)生可變的電壓及頻率，要先把50或60Hz的交流電源變換為直流電，然后再轉(zhuǎn)換成需要頻率的交流電。

4 變頻技術(shù)在中央空調(diào)節(jié)能降耗中的應用原理

4.1 變頻節(jié)能

在中央空調(diào)中應用變頻技術(shù)是為了對中央空調(diào)系統(tǒng)進行節(jié)能改造，從而降低中央空調(diào)的能耗，達到節(jié)能降耗目的。而通過變頻技術(shù)來控制水泵運行乃是實現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的最有效途徑。根據(jù)流體力學知識可知：

P=QH （1）

（2）

式中Q代表流量，H代表壓力，P代表水泵功率，N代表轉(zhuǎn)速，QN代表額定流量，HN代表額定壓力，PN代表額定功率，NN代表額定轉(zhuǎn)速。

Q與N的一次方成正比，H與N的平方成正比，因此從式（2）中可以得知P與N的立方成正比，即：如果水泵負載的效率一定，則當需要調(diào)節(jié)流量上升時，轉(zhuǎn)速可以呈正比例上升，此時功率與之呈三次方上升。

4.2 功率因數(shù)補償節(jié)能

交-直-交變頻器一般主要包括整流、中間直流、平波、控制、驅(qū)動及逆變等幾個電路結(jié)構(gòu)，主電路的控制主要是通過控制電路完成的，而整流電路負責把交流電變成直流電，直流中間電路負責平滑濾波，逆變電路則負責把直流電逆成交流電。其中間濾波電路的電容使得水泵電機的功率因數(shù)得到了提升，從而增大了有功功率，同時降低了無功功率消耗，因此達到了節(jié)能降耗效果。

4.3 軟啟動節(jié)能

由于在中央空調(diào)的啟動中應用變頻技術(shù)及變頻器時，電流是從零開始的，所以就算是達到了最大電流，亦是在額定電流之內(nèi)而不會超過，這樣就可以避免當電機直接啟動時，電流因猛然增加數(shù)倍而造成嚴重沖擊，損壞電網(wǎng)及用電設(shè)備。并且，這樣也避免了大電流和震動損傷到閥門及擋板，從而延長了這些設(shè)備的使用壽命，節(jié)約了資源。

5 結(jié)語

綜上所述，作為建筑物中的常用配套設(shè)施，中央空調(diào)發(fā)揮出了優(yōu)秀的調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的作用，從而提高了人們的生活質(zhì)量。但是由于傳統(tǒng)的中央空調(diào)能耗較大，不符合現(xiàn)今的節(jié)能環(huán)保要求，因此還需要繼續(xù)進行改進。而變頻技術(shù)在中央空調(diào)當中的應用，則有效滿足了中央空調(diào)的節(jié)能降耗要求，從而不但產(chǎn)生了巨大的環(huán)境效益和社會效益，同時還給用戶節(jié)省了電費。未來，變頻技術(shù)還將在中央空調(diào)節(jié)能降耗中擁有更大的發(fā)展前景。

參考文獻

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作者單位

廣西興業(yè)縣中等職業(yè)技術(shù)學校 廣西壯族自治區(qū)玉林市 537800