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详解:为什么变频空调比定频节能

发布: 2007-6-04 08:52 | 作者: xiayan.wu | 来源: | 查看: 454次

 

    从变频空调诞生之日起,就有关于变频空调和定速空调的比较的说法;但这些比较很多是定速空调利益群体从定速空调的利益点出发进行的,并没有从根本上对定速空调和变频空调进行过比较,亦或进行了比较的平台含混不清,导致许多人认为变频空调与定速空调不具有可比性。

    首先,我们根据空调器的特点来分析变频空调和定速空调是否具有可比性。因为无论变频空调还是定速空调其运行的最终结果都是消除房间的冷热负荷,提供人类舒适的生活环境。既然这样,那么,变频空调和定速空调就具备了可比性。这一点,毋庸置疑。

    一.变频空调器与定速空调器原理对比

    定速空调器由于电源频率50Hz是固定的,所以压缩机的转速是固定的,定速空调的压缩电机采用交流异步电机,转速不变,50HZ时转速约为2880r/min,也就是冷媒(氟利昂)的循环是定量的,那么制冷(制热)量也是恒定的。变频空调是相对普通空调来讲的,变频空调是先把220V、50HZ的单相交流电转变成为三相变频交流电,供给变频压缩机,通过频率变化来调节压缩机转速,使冷媒的循环量连续变化,制冷(制热)量连续改变,适应房间负荷的需要。变频空调具有更宽的适应性。

    二.变频空调的优点

变频空调与定速空调的比较

变频空调与定速空调的比较

变频空调的控制特点

    1.适应负荷的能力

    如图1,定速空调的制冷能力随着室外温度的上升而下降,而房间热负荷随室外温度上升而上升,这样,在室外温度较高,本需要空调向房间输出更大冷量时,定速空调往往制冷量不足,影响舒适性;而在室外温度较低时,本需要空调向房间输出较小冷量,定速空调往往制冷量过盛,白白浪费电力。而变频空调通过压缩机转速的变化,可以实现制冷量随室外温度的上升而上升,下降而下降,这样就实现了制冷量与房间热负荷的自动匹配,改善了舒适性,也节省了电力。

适应负荷的能力比较

适应负荷的能力比较

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    变频空调调节制冷量的原理如下:

    一定工况下,制冷量Q与制冷剂质量流量m成正比,

    即Q=q.m

    式中,Q—制冷量

    q—制冷剂单位质量制冷量

    m—制冷剂质量流量

    一定工况下,制冷剂质量流量与压缩机转速成正比例函数关系,与压缩机频率成正比关系。

    即m=f(N)

    式中f—制冷剂质量流量与压缩机转速的函数关系,不同结构的压缩机此关系式不同

    N—压缩机转速

    综合上两式,就可以通过调节压缩机转速实现空调制冷量的调节,这正是直流或交流变频空调变频能量调节的原理。

    2.温度调节方法

温度调节方法的比较

温度调节方法的比较

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    以制冷状态为例,图3表示的为定速空调的温度调节方法,其中T为室内温度,Ts为设定温度,达到设定温度压机停,室内温度高于设定温度1度,压缩机重新开启。图4为变频空调的温度调节方法,室温每降低0.5度,运转频率就降低一档,相反,室温每升高0.5度,运转频率就升高一档,即室温越高,运转频率越大,以便空调快速制冷,室温越接近设定温度,运转频率就越小,提供的制冷量也越小,以维持室温在设定温度附近,温度波动小。时刻以自身的调节适应房间负荷的需要。

 3.启动、运转性能

    图5、图6分别为定速空调、变频空调启动时转速曲线。定速空调以定频启动、定速运转。变频空调低频启动、变频运转。

    





启动时的比较

启动时的比较

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    4.节能

    主要是接近设定温度后,定速空调开/关方法控制,压缩机开关频繁,耗电多。变频空调自动以低频维持室温基本恒定,避免压缩机频繁开启,比定速空调省电30%左右。

    5.低电压运转性能

低电压运转性能比较

低电压运转性能比较

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    定速空调在电压低于180V左右时,压缩机就不能启动,而变频空调在电压很低时,降频启动,降低启动时的负荷,最低启动电压可达150V。

  6.热冷比

    定速空调制冷、制热压缩机转速一样,系统流量固定,只能通过系统匹配提高热冷比,局限性很大。不能适应变化的环境温度和房间负荷。

    变频空调制热时压缩机转速比制冷时高许多,所以热冷比可高达140%以上。(制热时最高运转频率往往要比制冷最高运转频率高20Hz左右)对恶劣环境适应性更强。

    7.低温制热效果

    定速空调压缩机转速恒定,0°C以下压缩机功率很低,实际上没有什么制热效果;

    变频空调低温下以高频运转,制热量是定速空调的3、4倍。

低温制热效果

低温制热效果

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    8.满负荷运转

    定速空调压缩机只有一种转速,不可能实现满负荷时的强劲运转;

    变频空调在人多时、刚开机时或室内外温差较大时,可实现高频强劲运转。快速制冷、制热,短时间达到设定温度。

    9.保护功能

    定速空调每次发生电流等保护均需停压缩机;压缩机的频繁起停,影响压缩机的可靠性。

    变频空调每当发生保护时均以适当的降频运转予以缓冲,可实现不停机保护,不影响用户的使用。变频空调的多重保护功能,真正实现智能化控制。

  三.变频空调的控制原理及主要特点

    变频空调与定速空调器的主要区别是前者增加了变频器。变频空调的MCU随时通过传感器收集室内环境的有关信息与内部的设定值比较,经运算处理输出控制信号。交流变频空调的工作原理是把工频交流电转换为直流电源,并把它送到功率模块(大功率晶体管开关组合);同时模块受微电脑送来的控制信号控制,输出频率可调的交变电源(合成波形近似正弦波),使压缩机电机的转速随电源频率的变化作相应的变化,从而控制压缩机的排量,调节制冷量或制热量。直流变频空调同样把工频交流电转换为直流电源,并送至功率模块,模块同样受微电脑送来的控制信号控制,所不同的是模块输出受控的直流电源(无逆变环节)送至压缩机的直流电机,控制压缩机的排量,因此直流变频空调更省电,噪声更小。变频空调的压缩机由变频电机拖动,电源变频器输出频率变化的交流电给电动机,使电动机的转速可以根据室内制冷量的需要而连续变化,最终压缩机的制冷量达到连续变化的自动控制。为了配合制冷量的连续变化,制冷系统中可以采用了电子膨胀阀,快速合理控制进入蒸发器的制冷剂流量。

    其主要特点为:

    变频器能使压缩机电动机的转速无级连续可调,其转速是根据室内空调负荷而成比例变化的,当室内需要急速降温(或急速升温),空调负荷加大时,压缩机转速就加快,制冷量(或制热量)就按比例增加,当达到设定温度时,根据室内负荷的需求,控制压缩机低速运转维持室温基本不变。变频空调的节流是运用电子膨胀阀控制流量,它的室外微处理器可以根据设压缩机排气管处的温度传感器以及压缩机的频率变化信息来控制阀门的开启度,随时改变制冷剂的流量。压缩机的转速与膨胀阀的开启度相对应,使蒸发器的能力得到最大限度的发挥。同时,由于采用了电子膨胀阀作为节流元件,化霜时不停机,利用压缩机排气的热量先向室内供热,余下热量送到室外,将换热器翅片上的霜融化。

    变频空调将逐步取代传统的定转速空调,成为空调控制技术发展的主流。变频技术已从交流式向直流式转化,控制技术由PWM(脉冲宽度调制)发展为PAM(脉冲振幅调制)。采用PWM控制方式的压缩机转速受到上限转速的限制,一般不超过7000转/分,而采用PAM控制方式的压缩机转速可提高1.5倍左右,这样大大提高了制冷和低温下的制冷能力。

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