摘要：变频控制技术的出现，极大缓解了能量消耗，其在调速过程中无附加损耗，效率高，应用范围广，调速范围大，提高空调系统设备的安全性，并且大量减轻了能源的消耗，极大地带动了我国的经济发展。本文进一步分析了变频控制技术在空调通风系统中的节能应用，以供同仁参考借鉴。
关键词：空调；通风系统；变频；控制技术；节能应用
一、空调系统特性
1. 1多干扰性
空调系统在运行过程中会受到许多因素的干扰，比如说通过窗户进入的太阳辐射热随时间在变化，室外空气温度通过围护结构对室温产生动态的影响，为换气所采用的新风对室温有直接的影响，此外还包括室内人员的变动、电源电压的波动以及热水加热器中热水温度的变化等等.上述诸多因素不但均随着建筑物的构造、用途的不同而异，更与空调系统本身有关。假如果不采用变频调速控制技术，那唯一的方法就是利用最大的耗能来换取理想的控制状态，这自然就会带来干扰变动时控制的不理想以及能源的巨大浪费。
1. 2多工况性
一年中空调系统的工况随季节而截然不同，也就是说它对空气的处理过程具有很强的季节性，至少要分为冬季、夏季和过渡季.另外，同一天中的夜晚和白天空气工况也相差很多，因此空调对空气的处理过程具有多变性。多工况性的特点就决定了空调的运行不能设定为某一固定的参数，而这就要求空调的控制系统必须要有灵活的动作来适应变化的工况，而变频调速控制技术能够很好地满足这一要求。
二、变频控制基本原理
变频技术的出现源于交流电机对无级调速的需求，而且随着各种晶体管部件的出现，变频技术也不断发展。变频器的作用是将频率固定的交流电(50Hz或60HZ)转换成电压或频率可调的三相交流电源，变频器的收入端接收频率固定的三相交流电源，输出端输出频率可调的交流电，接至电机。变频器的核心是电力电子器件和控制方式，电力电子器件从20世纪80年代中期以前开始至今，己进入第四代，主要有高压IGBT、IGCT、IEGT、SGCT、职能功率模块IPM等。变频器由四部分组成，分别是：整流、滤波、逆变器及控制回路。变频器的电路控制的方式是：交-直一交。整流电路将交流电源变为直流电源，控制回路有规则的控制逆变器的导通与截至，使之向电机输出所要求频率的交流电源。控制信号的回路则由逆变器通过异步电动机的主电路供应。可用以下的公式来表达变频控制的工作原理:n=60f(1一s)/p。其中，n—异步电动机的转速；f异步电动机的频率；s—电动机转差率；p—电动机极对数。由变频器工作原理的公式表达式可知，转变电源频率，由于转速和转差率为正比,因此只需转变电动机频率f即可。
三、变频控制技术在空调通风系统中的节能应用
3.1保持室内合适的湿度
当蒸发器上的温度比凝露温度低时，蒸发器将空气中的水气吸走并在上面产生凝露水，使室内的湿度降低，让人们感到空气干燥，产生不舒服的感觉，如口腔和咽喉发干。必须采用变频控制技术，在对压缩机、室内外风机进行变转速控制的同时，还要根据室内蒸发器温度，来适时控制与调节电子膨胀阀开度，以维持蒸发器内的蒸汽压力适中和控制露点。一般蒸汽压力较高，蒸发温度也较高，就能避免过多结露和控制房间相对湿度过低的问题。湿度控制过程：当房间温度接近设定温度时，压缩机转速必须能够降低，室内外风机转速也能调至很低，通过控制电子膨胀阀的开度，维持蒸发器有较高温度和减少凝露，这样，房间内空气中的水汽就不会被蒸发器所吸走，不仅提高了空调的能效，而且还保持了房间内舒适的相对湿度，从而提高了人体的舒适度。
3.2保持室内温度恒定
变频控制技术在空调保持设定温度的应用表现为变频控制器能够很敏锐的收集到关于室内温度、室内温度变化的趋势以及温度的变化比率等数据，并以此作为压缩机制定运行频率的依据。此外，当设定的目标温度与室温或与室外的温度较接近时，空调只需要很小的功率就能够达到设定的温度并保持温度的恒定。与此同时，要求控制器的变频调速范围大，特别是能控制压缩机的低转速运行，这是确保能平稳补给所需制冷（热）量维持房间温度不波动的关键。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆有的空调厂商打出“1Hz 变频”口号，尽管有点夸张，但确实是实现房间温度不波动的关键技术基础。
3.3减少室内及室外的噪音
在空调运转的过程中，室内风机的突然停止或开始运转会使得房间内已经让人适应的噪音环境或安静环境突然改变，由于人们对声音的变化是非常敏感的，若此时人们正在睡梦中，很可能会被环境中声音的变化惊醒，给人们带来极大地困扰和不便，因此使用变频控制技术对此问题进行改进是十分必要的。为实现风机的超低速或静音运转，室内风机可采用 BLDC 风机。此外，变频控制器必须能够精确采集房间温度、计算房间温度的变化率及温度变化趋势，并不断给出和调整压缩机的运行目标频率。同时，要求控制器的变频调速范围大，特别是能控制压缩机的低转速运行，这是确保能平稳补给所需制冷（热）量维持房间温度不波动的关键。有的空调厂商打出“1Hz 变频”口号，尽管有点夸张，但确实是实现房间温度不波动的关键技术基础。
3.4 减少人体受风
由于从空调中吹出来的风较冷，当吹在人身上时会让人产生不舒服的感觉，还会导致感冒等，因此空调机具备“防冷风”的功能是十分必要的。因此，目前对于制冷的变频空调，开始使用仿风管机，这种仿风管机的出风口紧贴在天花板上，在技术上设计多个电机驱动技术，来控制风向和风门。此外，在挂壁机上，采用人体感应定位技术或许也是一种选择。通过红外线人体感应定位和控制步进电机，使空调的风门、风向不直接对准人体，这是解决人体不受风或少受风的一种方案。
3.5变频多联机与控制技术
（1）压缩机需要宽范围变频，特别是能够超低频运行，这样才能满足多个房间空调的任意开启与运行。
（2）多联机的室外风机也要求是宽变频，以便跟随压缩机一起升降频；直流变频的室外风机在控制上须满足逆风启动和带堵转保护。
（3）多联机的室内风机可以多种多样，以满足不同多联机。从发展趋势看，推荐 BLDC 变转速离心式风叶的风管机、仿风管机（全制冷剂多联机）、四面出风的天花机与立式柜机，前面已述。
（4）多联机中制冷剂分配调节的电子膨胀阀及其控制；电子膨胀阀控制技术是高能效全制冷剂多联机的核心技术之一。
（5）各房间温度的采集、通信传输与处理；并由此来决定室外机运行频率的控制。
（6）多联机的供电技术，一般为单机各自供电；要考虑多联机之间的电源隔离。
（7）多联机的集中控制与显示技术，能与户内的所有室外机、室内机通信和获取各种数据，并能任意设置、显示各种设定与运行数据，最好用点阵屏/中英文显示。
（8）多联机通过互联网、手机网的监控技术；如多联机的集中控制器通过 W i F i、电脑上位机等接入智能家居系统中。
结束语：
随着现代电力电子技术和微电子控制技术更加紧密的结合，变频技术在空调系统中的节能应用会更加深入。当然，伴随着变频技术的深入应用，在空调器的信息化、智能化等方面还会有许多工作有待研究。
参考借鉴：
【1】罗江涛. 商用中央空调智能控制系统节能问题研究[J]. 信息通信，2012，(4):283-284.
【2】刘洋. 基于TRNSYS 的中央空调冷却水系统节能优化仿真研究[D].华南理工大学，2013.
【3】林贤洪. 中央空调冷冻水系统变流量智能控制的研究[D]. 辽宁工程技术大学，2012.
【5】潘金文，汪琼珍.变频控制技术在中央空调水系统中的应用[J]. 工程建设与设计，2013.(03):12一15.
论文作者:蔡宇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/15
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