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摘要：中央空调在当前城市建筑应用中越来越广泛，但由于中央空调制冷系统在运行过程中消耗的能源占比较大，不利于当前我国社会能源的可持续发展。所以，针对中央空调制冷系统的能耗问题，应充分重视，并对其展开具有针对性的研究，采取相应的措施和方法，引进现代化的技术手段，提升中央空调制冷系统工作效率，并重点减少空调制冷过程中所需的能源消耗。变频技术的引进使中央空调的性能更加优良，同时提升了室内环境的舒适度，满足人体对于室内温控的实际需求。而且，该项技术的应用能够有效地降低中央空调运行过程中所需的能耗，使空调智能化、自动化水平大大提高。
关键词：变频技术；中央空调制冷系统；工作原理
1 导言
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。
2 中央空调系统概述
2.1 中央空调系统基本构成
中央空调系统主要利用铜管将系统中的制冷压缩机、冷凝设备、蒸发设备以及节流器按一定的顺序进行连接，使这四大构件成为一个整体。中央空调的制冷系统主要依靠系统中加入的制冷剂，实现制冷效果。一些老旧的空调中应用氟里昂作为空调的制冷剂，但由于氟利昂的排放对大气环境将会造成严重的污染。因此，当前市面上多数中央空调的系统中都禁止使用氟利昂，而且应用更为环保的新型制冷剂。其中，最为常用的是R407环保型制冷剂。
2.2 中央空调系统部件的运行原理分析
上文提到，中央空调制冷系统实现制冷的主要构件是向系统中加入制冷剂。而制冷剂的工作原理主要利用压缩机使之迅速冷冻，并在空调内部形成循环水，为中央空调制冷主机提供主要的冷源供应。由冷冻水泵进行冷冻水的运输，并将之排送至室内，降低室内温度。排送至室内的冷冻水被输送至末端设备，与空调系统中的空调机组进行热量交换，从而形成冷冻水的循环系统。所以，中央空调制冷系统主要通过冷冻水的输送实现室内制冷效果。这一过程中，冷却水能够将制冷系统中的热量送走，并通过冷却塔，将热量排放到室外。冷却塔的喷头通常是将冷却水由上至下进行流动，在冷却塔风机作用下，系统温度越高，水分子的蒸发速度也会随之加快。此时，水温降低直至冷却，降温后的冷却水再次将热量循环传递至制冷主机，实现冷冻水循环。
3 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。
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4 变频技术在中央空调制冷系统中的应用
4.1 制冷压缩机的应用
在制冷空调系统中还有一个核心组成内容就是制冷压缩机，制冷空调系统在日常运行的时候，整体消耗电量里有40%都是被制冷压缩机耗费的，在具体的实践工作里，每一年的平均负荷已经能够达到峰值热负荷的60%，但是只占压缩机容量的50%，这就在很大程度上导致压缩机在运作时有多数时间是在低负载情况下运作的。在制冷空调系统里运用制冷压缩机，要结合空调的实际情况做出科学、合理的运用，例如在中央空调系统和大型或中型冷库里，就可以选取活塞式、螺杆式、离心式等种类的压缩机，同时还要确保压缩机结构内的调节功能能够跟随实际运行情况有效调节制冷压缩机，使其可以灵活适应多变的情况，进一步实现提高制冷空调系统的运行效率，保障系统在运行时可以充分发挥节能作用。再举个例子，在选用离心式压缩机工作的时候，其一般是通过进气口导向叶片开度的变化对气量进行调整，然后对制冷量进行控制，这种方式被称作扇门调节。结合当下的制冷空调系统实际运作情况而言，扇门调节是可以实现节能功能的，但是使用扇门调节会导致电机负载电流持续下降，这个时候电机的转速和电压是相对恒定的，在这个情况下，并不能改善和强化电机在低负荷运行下工作效率低的问题，也就不能实现节能作用。假如选取变频器进行调速，还会降低电机的固有损耗、附在损耗和其他相关损耗，如此一来，电机的电流、电压和转速频率都会跟着降低，电机的功耗也会伴随流量一起下降，提高了运行数据的控制精准性。出现以上情况时，变速离心式压缩机的平均节电量要高于30%，在低负荷情况下节电量将要高于70%，由此可见，在日后把制冷压缩机应用到制冷空调系统内是一项非常有推广意义和价值的先进技术。
4.2 循环水泵的应用
在制冷空调系统中除了制冷压缩机以外还有另一项重要的组成内容，那就是循环水泵，制冷空调系统在完整的运行过程中，整体系统所耗电量有将近30%都是被循环水泵所消耗的。所以在研究制冷空调系统的节能问题时还需要分析关于循环水泵的节能方法。目前，大多数制冷空调系统都是使用VM系统（南方泵业股份有限公司研制的一款水泵类型）的，在具体运行时可以按照系统负荷的变化进行自我调控。但是通过进行实践考察可以发现，在选取循环系统的水泵类型、调节模式、制冷机组等方面和用户的实际需求不能匹配，出现了这些问题以后，循环水泵的调控效果并不是很好，还可能引发更多的能源效率问题，运行效率得不到提高，严重情况下还可能引起VM节能系统发生故障，整体节能效果并不理想，影响了制冷空调系统的长远发展。基于此，急需采取有效的解决方案，在制冷空调系统中科学、合理应用先进的变频技术，从根本上解决VM系统的节能问题。例如可以结合变频器技术应用热量平衡关系式，实现制冷量和水流量的自动同步调节，如此一来，在全流量范围内都可以实现有效调控，预计每年可以节省将近50%的电量。其次，通过对VM系统运行进行深入分析和研究，其采取的变频技术在控制方面有着一些技术性问题还没有得到解决，严重影响了制冷空调系统的整体运行效果。这就需要通过应用变频技术对循环水泵的运转就行强化和改善，从整体提高循环水泵的工作效率。
5 结束语
综上所述，变频技术在中央空调制冷系统中的应用符合我国节能减排政策要求，能够极大地提升空调制冷效率，同时在实际应用过程中使空调更加智能化，提升了用户的体验，并实现对室内温度的恒温控制。变频技术能够降低中央空调制冷系统运行的能源消耗，实现空调的节能减排目的。现阶段，随着我国节能减排政策的深入推进，变频技术在中央空调制冷系统中的应用也会越来越广泛，应用变频技术有利于实现中央空调的节能减排，而且还能够提升中央空调的运行效率。因此，变频技术在中央空调制冷系统中的应用具有十分广阔的前景，未来将会更加深入和广泛地应用于该项领域中。对此，相关的技术人员更应加强变频技术的应用研究，并重视该项技术的更新，从而为中央空调的节能减排发展提供更大的发展空间。
参考文献：
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[3]梁富君.高层建筑中央空调的节能技术[J].智能城市,2018,4(18):114-115.
论文作者:陈召其
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/14
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