浅析空调压缩机变容量调节技术

【摘要】基于节能环保理念下，对于空调运行能效的要求也随之提高，这就促使了空调压缩机变容量技术的发展，该技术不仅可以使空调系统达到低能耗、高效率的运行要求，还可以为人们提供更为满意的舒适空间。基于此点，本文重点对空调单台压缩机与多台压缩机变容量调节技术进行初步浅析，仅供借鉴参考。

【关键词】空调；压缩机；变容量；调节技术

随着全球性能源危机的来临以及人们生存环境的日益恶化，致使许多国家都为了实现经济的可持续发展而积极推广节能减排技术，空调压缩机变容量调节技术就是其中一项重要的技术，该技术在降低能量消耗、提高室温舒适度等方面具有重要作用。近来年，压缩机变容量调节技术的研究与应用取得了新进展，诸如数码涡旋技术、冷媒喷射技术、冷媒泄出技术都得到了推广与应用，并取得了较好的经济效益和社会效益。因此，本文对现有空调压缩机变容量调节技术进行简要总结，仅供借鉴。

1 单台压缩机变容量调节技术

对于单台压缩机而言，其变容量技术可以归纳为两大类：其一，通过变频驱动或变极电机来改变压缩机的转速，从而实现在单位时间内调节冷媒流量；其二，通过改变压缩机转动周期内的排气流量，从而实现在单位时间内机械调节冷媒流量。下文将做详细介绍：

1.1 以改变转速的方式实现变容量调节的技术

1.1.1 交流变频技术

1983年，日本首先推出空调使用变频器。交流变频技术的工作原理是通过利用变频器，将原有的交流电源50HZ频率变换为15~120Hz，同时，压缩机的转速也相应地得到了改变，从而影响其排气量，达到变容量调节的目的。这也是我国使用最早的变容量压缩机技术。该技术的优点是可以通过提高运转的制冷、制热能力，来有效地缩短达到预设室温的时间。在冬季室外的低温环境下运行，由于高转速可以获得强制热能力，从而可以扩大制热面积。

1.1.2 直流变频技术

自1990年开始，直流变频压缩机在我国得到了推广与应用。该压缩机使用直流无刷永磁同步电机，由永磁材料组成转子。直流变频技术的工作原理是通过压缩机电机改变输入频率，从而达到改变转速的目的。相比较交流变频压缩机而言，直流变频压缩机所使用的电机能够有效地减少涡旋损失和二次铜损，而运行效率却比交流变频空调机提高了10%以上，是一项更为先进，成本也随之增高的技术。

1.1.3 极转换技术

该技术是指压缩机电机极对数进行两极和四极转换，从而达到控制变容量的目的，调节范围为50%~100%.

1.2 以改变排气量的方式实现变容量调节的技术

1.2.1 吸气节流技术

该技术可适用于各种机型，通过节流机构在压缩机吸气过程中降低其吸气压力、减小气缸内制冷剂密度，从而实现控制排除制冷剂质量流量，达到容量调节的目的。

1.2.2 吸气闭塞技术

该技术仅适用于带有吸气阀的压缩机，在压缩机进行吸气的过程中，通过截止机构关闭压缩机吸气口而抑制一部分空间，进而在闭塞后的吸气运行中，便可以依靠气腔中制冷剂具有绝热膨胀的特性使冷媒密度降低，减少冷媒质量流量，最终实现容量控制与调节。

需要注意的是，在容量控制过程中，由于压缩机构的相对运动与定容运转状态相同，致使机械摩擦损失不会随着制冷及流量的下降而减少。此外，在吸气通路闭塞后所造成的压缩与膨胀现象，会引发如泄漏、转热和压力损失等情况发生。所以，在采用吸气闭塞技术进行变容量的控制时，应采用有效的控制措施使上述损失达到最小化。

1.2.3 可变行程技术

该项技术主要适用于往复式压缩机，通过利用某种措施减小压缩机实际吸气容积，来达到降低压缩机的冷媒质量流量的目的。可变行程技术是一种高效的容量调节技术，能够有效地减少泄漏、传热及压力损失。

1.2.4 吸气旁通技术

该技术适用于各种压缩机型，通过利用压缩腔和吸气腔在压缩机吸气容积达到最大值时进行旁通或连通，从而降低压缩机的压缩容积，达到控制容量的目的。由于其自身的技术特点，将其应用到滚动活塞式压缩机上会大幅度地降低成本。

1.2.5 汽缸卸载技术

该技术由于在变容量控制中不涉及泄漏、传热以及压力损失，所以是一种高效的容量控制技术。汽缸卸载技术通过关闭多缸压缩机中的一部分气缸的吸气行程，或者在排气和压缩行程中进行吸气旁通，从而终止部分空间的容积变化，达到使制冷剂流量降低的目的。

1.2.6 冷媒泄出技术

该技术是通过在压缩机压缩中间段位选择适当的位置与制冷系统的低压侧之间设置一条可以控制的旁通通道，当压缩机需要减少容积时，即可打开改通道，在压差作用下使腔中的一部分制冷剂返回低压侧，从而避免再压缩。冷媒泄出技术可以在过压缩的情况下，提高内容积效率，是一种具有较大潜力的制冷调节技术。

1.2.7 数码涡旋技术

1995年，美国谷轮公司成功研制了数码涡旋压缩机，并于2002年进入我国空调市场。数码涡旋压缩机具有一个显著的优势，即在压缩机正常工作的情况下，涡旋盘的静盘和动盘可以径向滑动以及轴向分离。该技术的工作原理是通过控制器控制与压缩机吸气腔连接的电磁旁通阀的开启与关闭，促使顶部涡旋盘上移与下降，进而达到卸载与加载的目的，利用改变卸载状态和加载状态的时间比，最终实现压缩机容量调节，调节范围为10%~100%。系统运行过程中，压缩机的时间周期通常为10~30秒。

1.2.8 能量控制技术

能量控制压缩机有两个按相位差180º旋转的双滚动转子，在两个气缸之间安置了一个能量控制阀。当电气处于部分负荷状态时，能量控制阀是开启的；当电机处于满负荷状态时，能量控制阀是关闭的，从而能够使压缩机实现50%~100%的能量调节。如果将定速压缩机增添于制冷系统中，即可通过一个外部节流阀实现100%、85.7%、75%、62.5%、50%、25%、12.5%、0等8个能量等级的调节与控制，显而易见，该技术的变容量调节能力较差。

2 多台压缩机变容量调节技术

本文上述介绍的调节技术与控制技术均是针对于单台压缩机而言的，当系统所需的制冷量变化范围相对较大时，则应采用多台压缩机并联的技术进行调节制冷量，这也是符合节能减排要求的调节技术，同时还有助于单台压缩机减少停机次数，从而延长其使用寿命，降低成本。当处于高负荷运行时，多台压缩机并联系统与单台压缩机的运行效率是一样的，但是当处于部分负荷时，多台压缩机并联系统由于可以关停部分压缩机，使其他压缩机处于满负荷运转状态，其运行效率会高于单台压缩机。此外，多台压缩机并联系统在启动时，会对电网造成较小的冲击影响。

3 结论

总而言之，空调压缩机变容量调节技术因其具有节能降耗、高精度温度控制等优点得到了广泛地应用。但是，由于各种压缩机变容量调节技术自身还存在不足之处，所以应继续加大对压缩机变容量技术的研发力度，使空调系统达到更好的温度控制、湿度控制以及自动化控制要求，以最小的能源消耗获取最大的效能，不断提高空调系统的使用性能。

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