摘要：随着经济的发展，能源消耗逐步增加，同时环境污染也变得日益严重，因此国家提出低碳环保，节能减排的战略方针。我国幅员辽阔，人口众多，空调使用量大，每年消耗的能量也非常多。在国家节能减排战略上，空调行业环保责任重大。而中央空调是一个巨大的耗电电器，因此，要着力于中央空调的优化，提高制冷效率，减少能源的消耗，降低对环境的污染。因此，文章对变频技术在中央空调制冷系统中的应用作了阐述。
关键词：中央空调制冷系统变频技术
1中央空调制冷系统的原理及构成
1.1主机制冷系统
主机制冷系统是中央空调实现制冷功能的核心部分，其主要元器件有蒸发器、冷凝器、冷冻主机等。中央空调的主机制冷系统的工作原理是：冷冻机组通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，然后冷冻水泵将冷冻水送到各风口机风口的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。
1.2冷冻水循环系统
冷冻水循环系统是连接主机制冷系统的第二道制冷系统，其主要构件有冷冻泵、冷冻水管道等。其中，冷冻泵的作用是将由主机制冷系统流入的冷冻水进行加压处理，然而再将其输送到冷冻水管道中。冷冻水管道的作用是引导冷冻水顺利进入风机盘管位置。当风机盘管将冷风吹出并带走室内热量后，冷冻水因吸热而升温，此时冷冻水又将重新回到冷冻水管道中并再次流回到冷冻主机之中，如此一来就建构起了冷冻水的循环利用系统。
1.3冷却水循环系统
冷却水循环系统的主要作用是使制冷主机降温，其主要的元器件有冷却塔、冷却泵及冷却水管道三种。其中，冷却泵的作用是对冷却水进行加压处理，以便于其顺利进入到冷却塔之中。当冷却水进入冷却塔之后，冷却塔便会对其进行冷却处理，并将其通过冷却水管道输送到制冷主机当中，从而吸收制冷剂释放出的热量，以实现冷冻主机降温效果。而吸收热量的冷却水则再次通过冷却水管道重新回到冷却循环系统之中。
2中央空调变频和定频工作原理分析
所谓变频技术是相对于传统空调使用的定频技术而衍生的概念。而定频技术实际上就是指在电网电压220V、频率50Hz条件下工作的技术，简单来讲，定频技术的工作频率是固定不变的。由此可见，使用定频技术的中央空调其工作频率也是相对固定的，其工作原理主要是通过改变压缩机机组、水泵等元器件的启停，抑或是通过改变室内送风系统中的风门或水泵系统中的节流阀开度来达到调节温度的目的。显而易见，定频技术的调节方式虽然相对简单，但其缺点也尤为突出，如室内温度波动性较大、制冷机组的寿命较短、制冷系统能耗较高等。相对于定频技术而言，变频技术则是一种根据实际情况调节制冷机组供电频率的技术。简而言之，变频技术可以根据室内温度的变化波动情况，及时调整制冷机组的供电频率，如当某个阶段室内温度波动较大，变频器就会适当调高压缩机的供电频度并使其高速转动，从而增加制冷（热）效果；而当室内温度波动较小时，变频器则会将压缩机的供电频率调低，从而实现维持温度的效果。总而言之，中央空调制冷系统中应用变频技术则能够起到控温、节能等效果。
3变频技术在中央空调制冷系统中的应用
3.1通过改变电机转速实现对制冷机组工作状态的控制
由上文的分析我们知道，在中央空调制冷系统中有效应用变频技术则能够起到节能减排、提高系统工作效率等作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通常情况下，变频技术在中央空调中的应用主要是作用于其电机转速的控制，因为电机的转速是影响中央空调制冷系统工作状态的主要因素之一。根据电机转速与频率的公式n=60f/p（式中n为电机的转速、f为电源频率、p为电机旋转磁场的极对数）可知，电机转速正比于电源频率。而中央空调冷冻泵与冷却泵的水流量Q=vS（式中v为水流速、S为横截面积）中的v又与电机的转速n的一次方成正比；电动机的转轴功率P正比于电动机的转速n的三次方。外界的温度差△T反比于电动机的转速n的一次方。由此可见，变频技术对中央空调电机转速的控制是异常重要的。通过对定频技术控制下中央空调实际运行情况分析来看，其存在明显的能耗浪费情况，具体表现为中央空调实际运行供回水温差的实际值远小于设计值（一般冷却水设计温差为4℃～6℃，冷冻水设计温差为5℃～7℃，而检测的实际运行温差值为1℃～3℃）。可见，一般状况下中央空调的运行热负荷并没有达到设计标准，如果在定频技术控制状态下，就容易出现高负荷低能效的情况。对此情况，我们则可以将变频模块安于电机系统之中，并通过检查中央空调制冷系统热负荷的整体情况，有效调节电机的供电频率，从而改变其转速，如当制冷系统的热负荷减小时，变频调节模块则自动降低电机的供电频率，以此有效减少电机的功耗，从而起到节能减排的效果。
3.2变频技术对并联的冷冻水系统、冷却水系统的整体调节
在中央空调制冷系统中冷冻水与冷却水循环系统有着至关重要的作用，同时两个系统在运行中的能耗也是不容小觑的。因此使用变频技术对冷冻水及冷却水系统进行有效控制则能够起到良好的节能减排效果，根据中央空调在定频状态下的运行情况来看，则时常存在以下几个问题：其一，在热负荷较低的情况下，冷却水及冷冻水系统的两台或多台水泵仍然持续工作，从而造成系统功耗较高。其二，水泵的切换控制不到位，导致部分水泵长期处于工作状态而造成严重的损耗。其三，由于交流电机转速不可调，过去经常出现运行一台水泵不够，而开两台水泵又多余的现象。为了有效解决上述问题，我们则可以在冷冻水和冷却水系统中分别安装一台变频调速器及PLC控制器和切换器。这样做的目的在于使中央空调的水泵处于可调、可转换的状态。其工作原理在于根据中央空调热负荷实际情况，分别对两个系统的水泵进行状态调节，如当一台电机的工频状态高于实际需求时，则可以通过变频调速器对其进行调速抑或关闭某台电机，在此过程中也可利用PLC控制器和切换器轮流调节不同电机的工作状态，从而保证不同电机的磨损程度达到平衡，以延长电机整体的使用寿命。此外，如果当电机的热负荷状态处于使用一台电机则不足，而使用两台电机则多余的情况时，变频调速器则可以综合实际情況，对电机进行共同调速，并通过PLC控制器对两台电机的工频进行轮流切换，从而实现电机平滑运转。总而言之，使用变频技术及PLC控制技术，对中央空调冷冻水及冷却水系统进行变速控制，则能够有效提升机组的整体性能，并实现最少功耗下达到最佳效果的作用。
4结束语
综上所述，在低碳经济发展战略目标的指导下，中央空调制冷系统也需进行一系列的改造，以契合节能减排的实际要求。通过实践研究发现，变频技术在中央空调制冷系统中的有效应用，能够克服定频技术功耗高、温度控制不足等缺点。可见新型的变频技术由于具有一些适合当前政策及人们生活需要的使用优点，因此具有良好的发展平台。
参考文献：
[1]莫家骥.中央空调系统高效节能技术分析与应用[J].中国新技术新产品，2014（22）：109.
[2]樊瑜.中央空调变流量节能控制系统的研究与设计分析[J].科技传播，2014（7）.
[3]赵辛.变频控制技术在中央空调水系统中的应用[J].沈阳师范大学学报：自然科学版，2013，31（2）：260-262.
[4]黄良伟.变频技术在中央空调制冷系统中的应用分析［J］.中国高新技术企业，2017，6（29）：53-56．
[5]张立.变频技术在制冷空调系统中的应用及节能分析［J］.技术与市场，2016，3（15）：35-47.
论文作者:郭登俊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/22
标签：中央空调论文; 冷却水论文; 电机论文; 技术论文; 转速论文; 制冷系统论文; 水泵论文; 《基层建设》2018年第6期论文;