變頻技術(shù)在中央制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

薛奎

[摘要]改革開放以來，隨著我國國際交往范圍的擴(kuò)大，以及國人對科學(xué)技術(shù)的引進(jìn)和吸收工作的推進(jìn)，歐美日等一些國家近幾年的制冷技術(shù)研發(fā)成果被迅速地引入我國，其中變頻技術(shù)的制冷應(yīng)用為制冷行業(yè)的節(jié)能起到重要作用。本文就變頻技術(shù)在中央制冷系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用展開說明，以期為相關(guān)工作起到導(dǎo)向作用。

[關(guān)鍵詞]變頻技術(shù)；中央制冷系統(tǒng)；節(jié)能

一、中央制冷系統(tǒng)各部件和工作原理

壓縮機(jī)是一種將低壓氣體提升為高壓氣體的從動(dòng)的流體機(jī)械，是制冷系統(tǒng)的心臟。它從吸氣管吸入低溫低壓制冷劑氣體，壓縮后排出的高溫高壓制冷劑氣體到冷凝器中向冷卻介質(zhì)（水或空氣）放熱，冷凝為高壓制冷劑液體，通過制冷劑管道將液體輸送到高溫?zé)嵩矗ɡ鋷靸?nèi)或需制冷物品），并經(jīng)過節(jié)流裝置節(jié)流，從而使流速增加、靜壓降低。節(jié)流后的氣液混合物進(jìn)入蒸發(fā)器，與外界介質(zhì)（水或空氣）進(jìn)行熱交換，汽化吸熱，達(dá)到使高溫?zé)嵩礈囟冉档筒⑦_(dá)到最終的制冷目的，最后壓縮機(jī)將蒸發(fā)器中的低溫低壓制冷劑氣體吸回壓縮機(jī)完成整個(gè)制冷循環(huán)。

二、變頻技術(shù)在中央制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用狀況

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，全國冷庫保有量在不斷提升。2013年全國冷庫總?cè)萘繛?411萬噸，到了2017年全國冷庫總?cè)萘款A(yù)計(jì)達(dá)到4775萬噸，相比2013年增長了98%，其中二線城市，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地以及臨港地區(qū)冷庫容量增長明顯。中國目前冷庫總量已與美國持平，但人均擁有量只占美國的四分之一，日本人均冷庫擁有量是我國的3倍，德國是我國的2.5倍，荷蘭是我國的15倍。冷庫人均擁有量不斷提高的背后是巨大的能源消耗，將變頻技術(shù)應(yīng)用于制冷系統(tǒng)當(dāng)中，可以有效降低制冷系統(tǒng)能耗，降低環(huán)境污染，并且可以延長制冷系統(tǒng)的使用壽命?，F(xiàn)階段我國不斷提出節(jié)能減排號(hào)召，社會(huì)各界紛紛響應(yīng)，制冷系統(tǒng)中變頻技術(shù)的應(yīng)用也成為制冷人關(guān)注的重要技術(shù)。我國目前的資源相對來說還是較為緊缺，因此合理用電，科學(xué)用電已經(jīng)成為我國社會(huì)所要共同關(guān)注并要解決的問題。緩解能源資源的壓力，對我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，因此我們要加大對制冷技術(shù)的技術(shù)投入，讓變頻技術(shù)在制冷領(lǐng)域的應(yīng)用成為常規(guī)應(yīng)用。冷庫及其他一些制冷系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中都存在著最大負(fù)荷和最小負(fù)荷的情況，制冷系統(tǒng)初降溫和滿庫運(yùn)行時(shí)間不會(huì)很長，且有旺季與淡季之分。如果采用定頻電機(jī)工作則系統(tǒng)時(shí)刻在進(jìn)行無功能源損耗，輸入電功率大，做功少，能效比低，增加運(yùn)營維護(hù)成本。就目前我國的制冷發(fā)展?fàn)顩r，如果廣泛應(yīng)用變頻技術(shù)于制冷系統(tǒng)當(dāng)中，可以節(jié)約大量的電能，對節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)將起到非常重要的作用。

三、變頻技術(shù)在中央系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）制冷主機(jī)應(yīng)用

在傳統(tǒng)的中央制冷系統(tǒng)中，制冷壓縮機(jī)都采用的是定頻電機(jī)作為動(dòng)力，末端制冷區(qū)域即使有10%在工作，制冷壓縮機(jī)電機(jī)也會(huì)滿負(fù)荷工作，或者利用壓縮機(jī)內(nèi)部油路調(diào)節(jié)滑塊控制壓縮機(jī)的增減載，但是通過滑塊控制其消耗的電功率與所產(chǎn)生的冷量完全不符合節(jié)能要求，能效比極低。搭載變頻器的壓縮機(jī)可以進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，對應(yīng)部分負(fù)荷的變化可以發(fā)揮其優(yōu)越的節(jié)能性：當(dāng)部分負(fù)荷需求在50%的時(shí)候，采用變頻技術(shù)的螺桿壓縮機(jī)可節(jié)能35%；當(dāng)部分負(fù)荷需求在70%的時(shí)候，采用變頻技術(shù)的螺桿壓縮機(jī)可節(jié)能17%；當(dāng)部分負(fù)荷需求在80%的時(shí)候，應(yīng)用變頻技術(shù)的螺桿壓縮機(jī)可節(jié)能10%。且采用變頻技術(shù)的螺桿壓縮機(jī)的cop（能效比）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于階段卸載技術(shù)的定頻螺桿壓縮機(jī)。采用變頻技術(shù)對整個(gè)系統(tǒng)的能耗可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)，制冷壓縮機(jī)的啟動(dòng)電流為O安培安全可靠，對用戶的電網(wǎng)無沖擊，而且延長電機(jī)的使用壽命。

（二）系統(tǒng)的應(yīng)用

制冷系統(tǒng)中的冷凝器負(fù)責(zé)將末端熱源的熱量排到室外的環(huán)境當(dāng)中去，如果排熱的風(fēng)扇電機(jī)或者水泵電機(jī)不采用變頻控制，也同樣影響冷凝壓力的控制，不同的供液壓力對應(yīng)系統(tǒng)cop（能效比）也有很大影響。變頻技術(shù)的應(yīng)用通過采集冷凝器出液口的溫度信號(hào)，智能調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使冷凝壓力穩(wěn)定在一個(gè)設(shè)定的壓力值，達(dá)到提高制冷系統(tǒng)效率的效果。在溫度很低的冬季，由于蒸發(fā)壓力低，導(dǎo)致制冷量小，變頻技術(shù)通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，提高冷凝溫度，保證蒸發(fā)壓力，使制冷效率提高，做到既節(jié)能又提高效率。其工作過程：特定的制冷劑一個(gè)壓力對應(yīng)一個(gè)溫度，控制器檢測制冷劑出口溫度，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，提高電機(jī)轉(zhuǎn)速，使溫度下降；當(dāng)制冷劑出口溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，使溫度上升，從而使壓力保持穩(wěn)定；當(dāng)外界溫度太高，溫度無法下降時(shí)，以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)行；當(dāng)外界溫度太低，溫度無法上升時(shí)，降低轉(zhuǎn)速或停止供電，最終通過變頻技術(shù)達(dá)到制冷系統(tǒng)節(jié)能、高效、運(yùn)行穩(wěn)定。

四、結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)下新設(shè)計(jì)的制冷系統(tǒng)中仍有很多新的技術(shù)可以應(yīng)用，通過變頻技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無級調(diào)節(jié)輸出冷量，既可匹配運(yùn)行，又可節(jié)能，提高效率，還可延長使用壽命，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。變頻技術(shù)應(yīng)用使制冷行業(yè)發(fā)展前行更具潛力，變頻技術(shù)在制冷行業(yè)應(yīng)用也更有廣闊的市場前景。