基于变频压缩机的空调系统分析

廖玉锋

摘 要：本文致力于调查在不同的环境温度下为变频压缩机输入不同功率的效果。通过在系统中放置不同的传感器，改变驱动频率，提取数据，然后将实验结果绘制在压焓图中，进行讨论和研究。从参数分析来看，实验和数据分析可以显示出在不同环境温度下最佳性能系数。

关键词：变频压缩机；环境温度；空调系统

引言：为了确保家用和商用设备的高效运行，我们需要使用一套交互系统，这套系统包含自动诊断、交互控制、自动控制以及完整的暖通空调组件。近年来，随着新技术的发展，有人提出了一个更强大的诊断和监控的工具，此工具可以帮助工程师、维护管理人员和一线技术员发现暖通空调系统中的小问题并能够进行定位，从而可以在其发展为大问题前将其控制住。这种技术的发展涉及到元件、系统、信息技术服务之间通信的提高，而且受到暖通空调系统从制造到控制全方面的影响。更好的诊断和监控空气处理设备、制冷机、泵和变风量设备的结果就是能够从实质上减少成本。配合使用统计分析和系统数据库，这些诊断和监控工具可以帮助技术员分析运行偏差，并精确地找到问题根源并提供解决方案，从而管理人员可以快速实施最为恰当的解决方案。我们也可以找出更多关于权限控制、安全、闭合电路和功率监控的系统互通性。现在同一个互通动作传感器可以预警安全系统、访问控制系统和暖通空调系统。简而言之就是一个传感器可以处理六个系统的输出。这种进步为用户提供了更多的控制，为管理人员提供了更多可选择的设置以及更聪明的经营，也为供应商提供了更多的机会。

本文研究的目的是为了了解在不同功率输入和不同温度新风的情况下的空调循环效率，从而找出系统最佳运行工况以尽最大可能地节能。

一、变频压缩机

在制冷系统中越来越多的使用到变频压缩机，在逐时的容积控制中压缩机的速度的改变可能会导致运行不稳定，其原因是由于系统固有的特性。本文记录了由于系统固有的特性所导致的变频压缩机制冷系统的稳定性研究。当冷凝温度和蒸发温度改变时，压缩机性能由依据冷量、输入功率、制冷剂流量所做的图表来描述。这些图表通常只提供基础功率，制造商很少为压缩机电机电源电流不同频率的值提供工作曲线。因此，频率改变时确定压缩机性能曲线是很重要的。特别的是，变频压缩机真实的工作情况可以视为一系列频率不变的无穷个压缩机的性能。为了研究压缩机变频性能，冷量、输入功率、制冷剂流量可以由实验获得并且用蒸发和冷凝温度的二阶函数来表示。环境温度、过热度和制冷剂液体的过冷度都需要被修正。

二、实验方法

本系统采用R410a制冷剂，这种制冷剂混合了R32和R125制冷剂，他们有着几乎相同的蒸发和冷凝温度。将压缩机连到运行在60HZ的空调系统中。如果改变驱动频率，压缩机会改变转速从而作为变频驱动的输出。一般运行频率我60HZ，也可以在45HZ以下运行。从压缩机的频率范围是上升还是下降可以看出压力、电压和瓦特数的高低。在这种速度下，液体不充分流动会使压缩机损伤，变频驱动可以阻止这一情况的发生。热力膨胀阀唯一的功能是测量制冷剂流入蒸发器，其关键的是必须要在同一蒸发速率的情况下进行测量。这样做可以使其提供合适的制冷剂的量以维持离开蒸发器的气体有合适的过热。系统如图1所示。

三、结果与讨论

将不同的实验结果绘制在压焓图中，可以发现此系统中有着相同的限制。如果我们希望系统保持运转，那么室外温度要保持在某一范围内。我们可以通过为压缩机输入更多能量以提高系统性能，但是当室外温度和冷凝温度接近时，性能系数COP会增加。

参考文献：

[1] Bong， H.， Kim， Dennis， L.， and ONeal， 2005. Effect of refrigerant flow control on the heating performance of a variable-speedheat pump operating at low outdoor temperature. Journal of Solar Energy Engineering，127 （2005） 277.