變頻技術(shù)在空調(diào)器節(jié)能中的應(yīng)用��！

　　隨著全球氣候日益變暖，人們對(duì)空調(diào)的需求越來越大，如何使空調(diào)系統(tǒng)在提高舒適性的同時(shí)又達(dá)到節(jié)能的目的已經(jīng)成為一個(gè)越來越重要的問題。變頻調(diào)速技術(shù)引用進(jìn)空調(diào)控制系統(tǒng)中就是解決這個(gè)問題的一種途徑， 這樣不僅提高了空調(diào)房間的舒適程度、減少了噪聲，而且最重要一點(diǎn)就是能夠達(dá)到節(jié)能的目的。

 

　　（1） 多干擾性

　　例如：通過窗戶進(jìn)入的太陽輻射熱是時(shí)間的函數(shù)，也受氣象條件的影響；室外空氣溫度通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)室溫產(chǎn)生的影響；為了換氣所采用的新風(fēng)，其溫度變化對(duì)室溫有直接的影響；此外室內(nèi)人員的變動(dòng)， 照明、機(jī)電設(shè)備的啟停， 電加熱器電源電壓的波動(dòng)以及熱水加熱器熱水壓力、溫度的變化， 均隨著建筑的構(gòu)造、用途的不同而異， 更與空調(diào)本身有關(guān)。如果不采用變頻調(diào)速技術(shù)，那唯一的方法就是利用最大的耗能來換取理想的控制狀態(tài)，這就會(huì)帶來干擾變動(dòng)時(shí)控制的不理想以及能源浪費(fèi)的問題。

　�。�2） 多工況性

　　空調(diào)系統(tǒng)中對(duì)空氣的處理過程具有很強(qiáng)的季節(jié)性，一年中，至少要分為冬季， 過渡季和夏季。另外在同一天中， 夜晚和白天的空氣工況也不完全相同， 因此空調(diào)對(duì)空氣的處理過程也具有多變性。多工況性的特點(diǎn)就決定了空調(diào)的運(yùn)行不能設(shè)定在某一不變的參數(shù)，而這就要求空調(diào)的控制系統(tǒng)必須要靈活的動(dòng)作來適應(yīng)變化的工況。

 

　　空調(diào)交流變頻控制器主要由直流變換電路、濾波電路、變頻電路、控制電路構(gòu)成。

　　在空調(diào)控制系統(tǒng)中使用變頻技術(shù)， 與普通空調(diào)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）節(jié)能省電、電壓適應(yīng)性強(qiáng)

　　變頻空調(diào)器采用模糊控制技術(shù)調(diào)節(jié)制冷（熱） 能力，壓縮機(jī)由于不停機(jī)而減少頻繁啟停造成的損失。同時(shí)壓縮機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，采用低頻啟動(dòng)，一般在20 - 30HZ之間，從而降低了啟動(dòng)電流，減少了功率消耗，然后很快在低頻狀態(tài)轉(zhuǎn)入高頻狀態(tài)，在很短的時(shí)間里達(dá)到室內(nèi)設(shè)定溫度，然后壓縮機(jī)在長時(shí)間處于低頻工作范圍內(nèi)，機(jī)組的功率降到最小，以保持室溫。另外變頻空調(diào)還可以根據(jù)外界環(huán)境負(fù)荷的變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速來達(dá)到控制要求，這就避免了運(yùn)行參數(shù)的單一化而帶來能源的浪費(fèi)。因此變頻空調(diào)節(jié)能效果明顯，比普通空調(diào)節(jié)電20 % - 30 %.

　　變頻空調(diào)的電壓適應(yīng)性很強(qiáng)，工作電壓在187 - 242V 之間，這一點(diǎn)更適合在電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定的地區(qū)使用。這是由于變頻空調(diào)器采用自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)壓縮機(jī)輸入電壓進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整， 所以當(dāng)電網(wǎng)電壓偏高或偏低時(shí)機(jī)組仍能正常工作。

　　（2）制冷快速、舒適性好

　　變頻空調(diào)器開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)組經(jīng)低頻低速啟動(dòng)， 然后很快進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)， 轉(zhuǎn)速可達(dá)到正常轉(zhuǎn)速的2- 3 倍， 故比定速空調(diào)能更快達(dá)到設(shè)定溫度。當(dāng)室溫接近設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)組在不停止壓縮機(jī)工作狀態(tài)下，通過調(diào)整壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)室溫，這樣就可以創(chuàng)造出溫度變化不大的舒適環(huán)境。

　�。�3）超低溫制熱、快速除霜

　　一般空調(diào)器， 當(dāng)室外氣溫低于0 ℃時(shí)，制熱能力大幅度下降， 在- 12 ℃時(shí)出力只有額定值的35 % 左右。但變頻空調(diào)則可根據(jù)室外溫度的變化自動(dòng)改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速， 在室外溫度低的情況下， 通過提高運(yùn)轉(zhuǎn)頻率， 達(dá)到提高制熱能力的效果，在- 12 ℃時(shí)出力可達(dá)到額定值的70 % 左右。

　　在低溫的情況下，一般空調(diào)器室外機(jī)除霜停機(jī)需5 - 15 分鐘，在此期間室內(nèi)機(jī)停止供熱。而變頻空調(diào)器則利用微處理器控制電子膨脹閥，除霜時(shí)，電子膨脹閥全開，壓縮機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，利用壓縮機(jī)排氣的溫?zé)岢�霜，從而�?shí)現(xiàn)不間斷供熱快速除霜。

　　（4）噪聲低，除濕功能合理

　　變頻空調(diào)器采用變頻雙轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)和變頻直流電機(jī)，使壓縮機(jī)從低速到高速都能平衡地運(yùn)轉(zhuǎn)，加之長時(shí)間的低頻運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使室外機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。室內(nèi)機(jī)也沒有頻繁啟停的聲音， 同時(shí)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著壓縮機(jī)的工作頻率可在多檔范圍內(nèi)變化，從而實(shí)現(xiàn)整機(jī)的低噪聲運(yùn)行。

　　變頻空調(diào)的除濕功能， 主要是除去房間空氣中的含濕量而不降低溫度，可根據(jù)房間的濕度要求設(shè)定濕度值。除濕時(shí)機(jī)組相當(dāng)于制冷時(shí)的1/ 3 頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，以較小的輸入功率達(dá)到除濕效果，不僅經(jīng)濟(jì)合理而且還提高了舒適性。

　　變頻空調(diào)器的類型主要由變頻方式和主要零部件壓縮機(jī)、節(jié)流機(jī)構(gòu)、室內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)、室外風(fēng)扇電機(jī)來決定的。因此，不同的變頻方式和零部件也就組成了不同類型的變頻空調(diào)器，這種組合可以多達(dá)十幾種。在這眾多的組合中基本上可以分為三種類型。

　　第一類變頻空調(diào)器采用交流變頻，制冷劑流量調(diào)節(jié)方式采用毛細(xì)管，壓縮機(jī)采用單轉(zhuǎn)子交流變頻壓縮機(jī)。這種空調(diào)器基本能體現(xiàn)變頻空調(diào)器各種優(yōu)點(diǎn)，而且可靠性好，缺點(diǎn)是節(jié)能效果較低，噪聲和震動(dòng)也較大。

　　第二類變頻空調(diào)器同樣也是采用交流變頻，不同的是壓縮機(jī)采用雙轉(zhuǎn)子交流變頻壓縮機(jī)，制冷劑流量調(diào)節(jié)方式采用電子膨脹閥。此類空調(diào)器變頻范圍更寬，噪聲和震動(dòng)有所降低，節(jié)能效果明顯。

　　第三類是直流變頻空調(diào)器，采用直流變頻壓縮機(jī)和直流風(fēng)扇電機(jī)，調(diào)節(jié)方式是電子膨脹閥。此類空調(diào)器節(jié)能效果更高，噪聲和震動(dòng)達(dá)到了最低的水平，同時(shí)還沒有交流變頻的電磁干擾，是當(dāng)前最先進(jìn)的變頻空調(diào)器。

　　以下就直流變頻分體式空調(diào)器的結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)作個(gè)簡(jiǎn)要的介紹。分體式空調(diào)器的控制器分為室外和室內(nèi)兩大部份。

　　室內(nèi)機(jī)主要完成紅外線遙控接收，并根據(jù)設(shè)定進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的切換，調(diào)節(jié)室內(nèi)風(fēng)速及壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，使其達(dá)到設(shè)定要求。收到信號(hào)后，根據(jù)要求由模糊算法得到目前最佳的工作狀態(tài)，并通過串行通信與室外機(jī)交換信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的控制。

　　室外機(jī)主要是根據(jù)室內(nèi)機(jī)的信息，進(jìn)行壓縮機(jī)的變頻控制及風(fēng)速調(diào)節(jié)，同時(shí)在制熱時(shí)還要完成除霜等功能。其基本電路框圖如圖3 所示。

　　通過以上分析可看出變頻式空調(diào)器具有節(jié)能、高效、舒適的優(yōu)勢(shì)，而且控制簡(jiǎn)單、能效比高，今后變頻式空調(diào)器尤其是在現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電控制技術(shù)結(jié)合方面有廣闊地發(fā)展前景。

　　在發(fā)展中有待深入的工作有：能效比指標(biāo)的改進(jìn)；提高制冷壓縮機(jī)性能；智能控制的引入，空調(diào)器的信息化、智能化等。

　　〔1〕劉耀浩。 建筑環(huán)境與設(shè)備的自動(dòng)化〔M〕。 天津：天津大學(xué)出版社，2000.

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　　〔3〕王鐵軍，朱程輝。 變頻空調(diào)器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)〔J〕。 安徽工學(xué)院學(xué)報(bào)，1996 ，15 （4） ：23 - 26.