变频器在太阳能空调中的使用技术研究与实现
变频器在太阳能空调中的使用技术研究与实现
湛江市技师学院 李太胜
摘要：
从70年代开始，太阳能技术得到了发展与应用，随之，太阳能空调业也发展起来。而变频技术的应用于太阳能空调的结合，使得空调的发展有了更广泛的发展空间。本文主要从变频技术的介绍入手，并简要分析太阳能空调的技术与发展前景，最后就太阳能与变频器技术的结合使用提出了几点看法。
关键词：变频器；太阳能空调；技术研究；实现
近年来，伴随着经济的发展以及人们生活水平与质量的提高，人们的要求也随之提高，各种家用电器也随之普及，尤其是空调的使用，更是越来越得到人们的青睐。但是，当前的空调虽然制冷效果比较好，但是却存在很大的问题，不仅消耗能量大，而且对环境的污染比较严重，因此，新技术的开发与引用就显得尤为重要，而变频器技术与太阳能空调的结合就是顺应了这一发展趋势，使得太阳能空调的发展前景更为广泛。
一、变频器技术概述
1、变频器技术
变频器技术是将自动控制、电力电子、微电子以及通信等的技术融为一体的一种高科技的技术，具有调速、节能、节电、高效以及可靠的优点，因此，被广泛应用到很多的领域。而在家用电器领域的应用，主要有变频空调、变频电动车以及变频洗衣机等等。变频器技术综合性很强，并且随着各种技术的发展而不断发展变化。变频器的交流调速系统更是得到了广泛的使用，其环保、节能的优点被广泛应用到天阳能空调上，并且技术不断地发展。
2、变频器技术的结构与功能
变频器技术是将工频电源转换为各种频率的交流电源，从而实现电机之间的变速运行，并且通过控制电路来对主电路进行控制，使得整个的交流电路由交流电转换为直流电，最终将其逆化为交流电。
变频器虽然种类很多，内部结构也有很大的不同，但是基本结构却大体相同，主要作用通过对工频的电源进行整合以及整流，并且传送给控制电路与逆变电路，以自身需要的直流电源，其作用主要是通过整流电路进行平滑输出，从而保障取得质量比较高的电源，为电机进行服务。
3、变频器的选择
不同用途的变频器选择也不相同，对于风机来说，可以选用价格比较低廉的；
对于那些对低速有要求的机械，因为有调速的精度，所以要求比较高，可选用矢量控制型的变频器。
二、太阳能空调的应用与发展
（一）太阳能空调的原理
太阳能空调利用吸收式制冷技术，将太阳能系统中的热源，利用太阳能加热来进行置换，转换为系统需要的设备与能量。吸收式致冷技术是将致冷剂的液体将其汽化吸热从而实现致冷，该制冷技术直接应用热能进行驱动，从而通过消耗热能将热量由低温物体向高温物体进行转移。在吸收式的制冷系统中，热源主要来源于发电厂的废热或者是专门的热源，因此，不论是发电厂生产的余热或是锅炉提供的能源，需要消耗很多的煤炭或是能量，从节能的角度来看，是很不值得的。
（二）太阳能空调的发展前景
太阳能空调具有很大的优势与发展前景，主要有以下几个方面：
1、太阳能空调的经济功能
空调器的广泛使用，使得用电量的大量增加，但是由于我国的电力系统的特性，如调节性能比较差，或是用电高峰与低峰间的电差差异，使得用电量的不平衡。空调的大量普及以及广泛的应用，会造成能源的浪费与环境的污染，有很大的坏处。但是太阳能空调的应用，不仅有利于节约资源，还有巨大的环保价值，因此，太阳能空调的应用推广会给国家以及个人带来巨大的经济效益与社会效益。
2、太阳能空调的节能功能
当前，能源的缺乏已经成为一种趋势，因此，节能成为经济发展的主题。因此，改善能源结构，提高能源的使用效率，有限度的使用煤炭，为节能奠定基础。太阳能技术的使用，很大程度上利用了自然资源，从而可以有效的节约能源的使用。能量守恒定律以及热学第二定律的提出，使得节能成为了一种可能，因此，太阳能技术的使用就顺应了这一趋势，可以最大限度的节约能源，太阳能空调将自然界中的太阳能热能最大限度的转化为热能利用，不仅提高了经济效益与价值，而且还可以有效的进行节能。
3、太阳能空调的环保功能
工业与民用电器等的大量使用，使得现阶段的环境问题越来越突出，环境保护则成为经济发展中需要注意的重要问题。传统的空调采用氟利昂这一化学物质作为原料，不仅制冷效果不好，而且对环境造成巨大的冲击，不符合现阶段经济发展的要求。而太阳能空调，采用氨溶液来进行制冷，从而有效减少了有害物质的排放，对环境保护有很大的保护作用，因此，太阳能空调的环保功能不能忽视。
4、太阳能功能的市场需求
我国每年新增的居住建筑面积很大，而且由于环境以及气候的原因，我国的很多地区都很适合使用太阳能的电器，因此，再加上环境的影响以及国家政策的支持，太阳能空调的使用具有很大的发展前景，一定能得到很好的推广与快速的发展。
三、变频器在太阳能空调中的使用技术研究
变频器太阳能空调与一般的空调不同，具有自身的特点，主要变现在：
利用变频器技术调控溶量
泵与风机的轴功率N与其流量Q、扬程H(压力)与转速n之间的关系为：
N=H·Q·ρ （1）
Q1/Q2=n1/n2 （2）
H1/H2=(n1/n2) ^2 （3）
N1/N2=(n1/n2) ^3 （4）
公式中，ρ为密度，Q1、H1、N1是转速为n1时的泵参数，Q2、H2、N2是转速为n2时的泵参数。可以看出，泵或风机的轴功率与转速的3次方成正比。扬程与转速的2次方成正比，流量与转速的1次方成正比。
将变频器技术应用到太阳能空调中，在太阳能系统中安置变频调速装置，一旦溶液的流量需要进行减少时，可以不采用传统的将阀门出口关小的方法，而是利用太阳能系统中安置的变频调速装置来改变风机电动机或泵的转速，这样就可以使系统在减少流量的同时又将系统的阻力降低，从而不仅可以有效地减少流量，还可以减少风机电动机使用中的轴功率，从而可以有效地控制溶量，进行节能。
2、利用变频器技术进行节能
风机或泵的轴功率与其转速的3次方成正比，而溶液的流量与风机或泵的转速的1次方成正比，因此风机或泵的轴功率就与溶液的流量的3次方成正比，因此，在这种情况下，当溶液的流量减少为原来的80%时，轴功率减少为原来的51%；而当溶液流量是原来的60%时，轴功率减少为原来的22%左右，因此，变频器技术在节能方面是很有效的。
3、变频器应用到太阳能空调中的优点
变频太阳能空调具有不可变频空调所没有的优点，其工作原理由室内机与室外机构成，室内机包括蒸发器以及风机，室外机则是由冷凝风机、冷凝器以及节流元件构成，并且两边由制冷剂管连接起来，而室内机可以与数十台室内机相连接，其自控系统可以与系统配置情况以及控点温度情况对室外的流量进行调整，从而可以保证整个系统协调一致的进行高效工作，变频太阳能空调的优点主要表现在：
第一，需要的电流小
变频太阳能空调启动的电流比较小，因此它不存在启动时冲击电能表以及电网的问题，可以有效的延长电机以及空调的寿命与有效使用年限，还可以减少对使用中的其他家用电器的影响与干扰。
第二，电压实用范围广
与其他的太阳能空调相比，变频太阳能空调能在广泛的电压内运行，甚至是电压低于187V的情况下也可以自如的运行。
第三，节能效果好
变频太阳能空调在低温以及轻载的状态下，都可以很好地运行且性能比较好，而且太阳能是一种比较广泛的自然资源，比起那些不可再生资源，应用范围更为广泛，因此，可以有效地实现节能。
四、变频器技术在太阳能空调中的实现
变频太阳能空调的内部结构见图1
1 发生器；2 变频冷凝器；3 节流阀；4 蒸发器；5 吸收器；6 换热器；7 变频循环泵；8 变频溶液泵；9 集热器；10 变频循环泵。
图1 太阳能空调系统的工作原理流程图
1、太阳能空调主要有两类工作方式
第一，系统先是实现由光至电的转换，然后再由电力驱动制冷机来进行制冷，这种系统下的工作方式不仅工作原理比较简单，而且很容易实现，但是缺点是成本比较高，海尔公司生产过此类空调。
第二，太阳能先转换热能，然后再由转换的热能进行制冷，当前的很多科学研究集中在这一类空调的研究与利用上，这类空调的制冷方式技术要求比较高，但是却有很多的优点，如无噪音、成本低且环保。这种方式工作的太阳能空调可以分为吸收式和吸附式两种。吸附式主要是利用固体吸附剂进行吸附从而产生制冷的效果，最常用的吸附剂主要有活性炭一甲醇和有分子筛一水等。
2、变频器技术应用到太阳能空调的工作原理
当前，吸收式的制冷技术研究比较广泛，而且应用也比较广，这种制冷技术是利用太阳能系统中的集热器来收集太阳能从而产生热空气或是热水，然后再利用产生的热空气或是热水将其置换到制冷剂中来进行制冷。
将变频器技术应用到太阳能空调系统中，其工作原理主要是，将变频器中的调速技术与传统的太阳能空调相结合，从而可以利用变频器来进行太阳能空调的制冷与技术应用。变频器技术应用到太阳能系统中，是机电一体的产物，一台变频太阳能空调不仅需要拥有变频冷凝器设备，还需要有变频控制器的有效方案，另外，还需要进行电子膨胀阀节流元件的选择。在这种情况下，可以实现速度与速率的匹配，从而可以有效地实现空调的节能效用比。变频器对太阳能空调器有着很重要的作用，变频器主要是通过改变电源频率的方式来对冷凝器、循环泵等进行转速的调节，从而有效实现制冷的目的，变频器具有的控制简易、范围大、重量轻以及体积小的优点，是当前最为理想的制冷控制方式。
结语：
当前的大背景下，能源的短缺已成为一种趋势，也是各国努力需要解决的问题，因此，最大限度的节约能源成为世界面临的一个重要任务。而太阳能空调作为一种充分利用资源的有效方式，得到了人们的青睐，但是其本身却存在缺陷。变频器技术的应用，可以有效地解决太阳能空调应用中不足，因此，变频器在太阳能空调中的应用显得尤为重要。变频太阳能的使用，不仅具有良好的性能，而且还可以节约资源，保护环境，值得大范围的推广与使用，变频太阳能空调的使用与推广，必然能得到好的社会效益与经济效益。
参考文献：
[1]贾双成.变频器技术在太阳能空调中的应用[J].节能,2007(07)
[2]倪潮鹏.变频调速技术在暖通空调中的应用[J].日用电器,2006(05)
[3]李伟龙，张文学.变频器技术介绍[J].船电技术,2010(01)
[4]彭嘉宁.变频器技术及其应用[J].宁夏电力,2009(01)
[5]徐如敬.PLC和变频器在中央空调系统中的节能应用[J].电气技术,2009(01)
[6]金洪文,李颖.太阳能空调的可行性研究[J].长春工程学院学报(自然科学版)，2002（03）
[7]张建军.浅谈我国变频器技术的发展[J].科技情报开发与经济,2005(10)
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