变频技术在中央空调制冷系统中的应用

韩七五

中国知识产权培训中心 100085

摘要：中央空调可以使得建筑物室内的温度达到一个舒适的状态，伴随着人们对居住环境要求的提高，中央空调得到了广泛应用，但中央空调由于其设计得不合理，导致能量损耗巨大，而变频技术针对中央空调在耗能损失过大的不合理之处应运而生。就中央空调的主机制冷系统、冷冻水循环系统与冷却水循环系统的制冷原理，以及变频技术对这3个系统的控制作用进行了探讨。

关键词：中央空调；变频技术；能量损耗；节能

前言

随着全球环境的加剧恶化，以及能源问题的加剧枯竭，国家对于有能量损耗的行业，提出了较高要求。对空调这个行业亦是如此。应当对其进行合理的设计与积极的节能技术研究，使中央空调在节能环保技术上得到长足发展。而中央空调的制冷系统中，若采用变频技术，能根据实际情况，对中央空调制冷过程中的各个环节进行有效调节。进而在调节室温时，降低所造成的能耗损失，达到节能减排的要求。

1. 中央空调的构成及其制冷原理

总体上来说，中央空调由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，当前中央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，属于是整个中央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. 中央空调系统中的不足及其存在的问题

中央空调在正常运转过程当中会有主机制冷系统、冷冻水循环系统以及冷却水循环系统协同作业。因此，中央空调在实际使用过程当中，难免会存在一些设计上的缺陷。这不仅直接影响中央空调的使用寿命，还会带来额外能量的损耗。例如 ：电机的频繁启动、中央空调负载的不合理设定、冷却水系统与冷冻水系统的不合理设计、调节阀与节流阀等传统调节压力与流量设备的不合理使用等。为了进一步控制中央空调在实际使用过程中的能源损耗，不得不重视这些弊端，并考虑采用更加节能的新技术。

3. 变频技术在中央空调系统中的应用

3.1 变频技术对主机制冷系统的控制

变频技术对主机制冷系统的控制主要表现在对制冷压缩机的控制上。由于制冷压缩机是中央空调制冷系统中的重要元器件。它的损耗量对于整个中央空调的能量消耗也是相当巨大的，比重也相对较高。如果制冷压缩机不能根据热负荷的情况来对自身运行进行调节，那么制冷压缩机将一直处于一种极限设定值下的运转状态，这就是说如果环境温差并没有那么大，热负荷相对较低，但是制冷压缩机也处于一种高强度的运行状态，这种对制冷压缩机自身控制的不足，不仅降低了中央空调整体运行效率，同时，也使得能源在无形当中流失。

因此，变频技术对于制冷压缩机的控制在整个节能减排的过程当中起着基础性的作用，这种控制作用主要表现在变频模块对于室内温差以及热负荷的反馈上对制冷压缩机进行控制和调节，进而提高制冷压缩机的运行效率，使其在运行时一直保持着高效的运行效率，避免不必要的能源损耗和高强度的运作强度。

制冷压缩机根据实际使用情况的不同，其使用的结构类型也不同。通常情况下，制冷压缩机的制冷结构可以分为活塞式、螺杆式以及离心式等不同的类型。因此，变频技术对于制冷压缩机的控制通常是对其设计结构进行调节，进而对制冷压缩机的工作状态进行控制，提升着整个中央空调的运行效率。例如根据实际需要，制冷压缩机采用离心式结构类型时，变频技术主要是对扇门进行调节，不仅有效控制了进气量以及制冷量，同时，对电机的供电频率进行了控制，从而实现了对能量损耗的控制。

3.2 变频技术对于冷冻水循环系统的控制

前面提到冷冻水循环系统，在中央空调的整个制冷过程当中主要承担着集中冷源的运输职责，因此，其在整个中央空调的制冷过程当中的耗能也不能小觑。例如室内温差较小，热负荷反馈也相对较低时，而冷冻水循环系统的水泵仍在保持着高强度的运转，这种对冷冻循环系统水泵上的控制不足，将会使得能耗无形中流失，因此变频技术在冷冻水循环系统中的控制已经迫在眉睫。

变频技术对冷冻水循环系统的控制，主要表现在温度监测模块首先对出水与回水之间的温度差进行监控，这种温度差的反馈将直接控制着冷冻水循环系统中水泵的转速，而这种转速又影响着循环水的流速，以及热量交换的速度。例如当温度监测模块所检测到的温度差较大时，则说明室内温度升高，热负荷提高，那么变频技术就会提高冷冻水循环系统中水泵的转速，进而加快了冷冻水的循环速度，实现用较快速度对室内温度进行降低的效果；如果温度监测模块监测到所反馈的温度差较小，热负荷降低时，则说明室内温度较低，不需要中央空调高强度运作，变频模块会降低冷冻水循环系统中水泵的转速，进而降低了冷冻水的循环速度，以及温度交换的速度，这种对水泵的控制不仅实现了对室内温度的有效调节，同时，对于能耗的损耗进行了有效控制。

3.3 变频技术对冷却水循环系统的控制

前面提到了冷却水循环系统，主要是保障着主机制冷系统的正常运转，冷却水经过冷却塔，对其进行迅速降温，随后循环到主机制冷系统，带走其工作时所产生多余的热量。如果室内温度较低，中央空调主机制冷系统所产生的热量较少，冷却水的流速以及冷却水循环系统中水泵的转速一直保持高强度运转，会导致额外的能量损耗。

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中央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，来实现对中央空调主机系统的降温，保障着中央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。

结束语：

随着人类社会的发展进步，对环境要求越来越高，与此同时，人们也应当更加注重在改变其居住环境所带来的能量过度浪费。因此，中央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。而变频技术在控制中央空调在制冷过程中所造成的能量损失有关键性的帮助作用，不仅能帮助人们改善居住环境，同时，还能在节能环保方向上有所发展与进步。因此，进一步创新发展变频技术，将使得中央空调的运行效率得到提升，并使得我国的节能减排理念切实落地。

参考文献

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