變頻技術助空調產業(yè)升級
2008/8/19 0:00:00
《中華人民共和國節(jié)約能源法》已于2008年4月1日正式施行,這使得暖通制冷行業(yè)的多數(shù)空調企業(yè)也全身投入了節(jié)能減排的大力生產和研發(fā),積極為社會生產節(jié)能產品,環(huán)保產品,盡量做到污染為零。與此呼應,新的空調能效標準也正在醞釀,空調入市門檻將由現(xiàn)行的2.6的能效比可能提高到3.2,空調能效將面臨大幅提高。在這樣一個背景下,變頻空調受到越來越多的關注。目前變頻空調占我國空調市場10%~15%的份額,和日本的80%份額相比,還比較少。但是,據(jù)有關調查表明,北京、上海、廣州等六大城市的消費者欲購買變頻空調器的比例均超過70%, 上海市更是高達79.5%。由此可見, 變頻空調器是房間空調器未來的主流產品。
變頻空調器是由可變頻電源驅動壓縮機電機的空調器,可分為交流變頻和直流變頻兩種。與傳統(tǒng)的定速空調器相比,技術的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
第一,能效比高, 節(jié)能效果明顯。定速空調器的能效比一般在2.7~2.9之間,而變頻空調器的能效比一般在3以上。根據(jù)有限熱力學有關知識可知,空調器的能效比主要與蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、換熱溫差及換熱面積有關。對于定速空調器,換熱器面積與制冷量之間的匹配幾乎是固定的,而對于變頻空調器,換熱器面積與制冷量之間的匹配時變化的。在高頻條件下,換熱器面積與制冷量之間的匹配過小,能效比下降;在低頻條件下,換熱器面積與制冷量之間的匹配過大,能效比上升。在實際使用過程中,變頻空調器總是處于低頻條件下,所以變頻空調具有較高的能效比。并且由于定速空調器采用on/off開關方法控制,壓縮機開關頻繁,耗電多;而變頻空調器自動以低頻維持室溫基本恒定,避免壓縮機頻繁開啟,減少了啟動能耗。
第二,溫度控制穩(wěn)定,舒適性好。定速空調器在運行中保持一個相對固定的轉速,控制溫度的手段是通過空調器的開停機來實現(xiàn),是斷續(xù)控制。由于溫度控制器的控制誤差以及考慮開停機之間必須保持一個足夠的時間差,房間溫度波動在一個較大的范圍內波動,保溫效果不好的房間,溫度波動會更大一些。溫度波動大,人會感覺不舒服,體弱的人就會生病。所謂“空調病”,相當一部分是由于定速空調器的控溫誤差產生的房間溫度波動而引起的,尤其是夜間人們熟睡之際,房間溫度波動更會引發(fā)感冒。然而變頻空調器的溫度控制在一定的負荷范圍內是連續(xù)控制,在運行中不停機,而是以溫度為反饋量,電源頻率為調節(jié)量,構成溫度閉環(huán),調節(jié)電源頻率來改變變頻壓縮機的轉速,讓變頻空調器的輸出功率,隨著溫度的大小而變化,達到控制房間溫度的目的。變頻空調器控制溫度的精度比定速空調器高許多,控溫誤差一般在0.5℃左右(如果房間保溫效果好,精度會更高一點)。并且變頻空調器還可以隨負荷而調節(jié)室內機風扇的轉速,此時吹出的風就比較柔和,從而使送風溫度與人體表皮溫度差減少,人就會感到很舒適,尤其是體弱者,不會因空調器的開停造成的忽冷忽熱而患感冒。
第三,自動調節(jié)性能好,噪聲小。變頻空調器在啟動時,環(huán)境溫差最大,壓縮機會以最大的轉速工作,使蒸發(fā)器和冷凝器以最短時間進入最充分的熱交換狀態(tài), 讓室內溫度快速得到調節(jié),和定速空調器相比,達到設定溫度的初始時間要縮短1/3。并且環(huán)境溫度將要達到或接近設定溫度時, 需要的制冷或制熱量下降,這時壓縮機轉速已開始平滑下降,整個溫度調節(jié)過程平穩(wěn)。隨著壓縮機轉速下降, 空調器整機的遭受也隨之下降, 當轉速下降至最低點時, 噪聲將降至最低點。
第四,高低頻運轉特性。定速空調器的冷熱量的輸出是固定的,而變頻空調器的冷熱量的輸出是在一個范圍內,根據(jù)變頻器的選擇不同,冷熱量的輸出為額定輸出量的15%~140%,但這并不意味著1臺變頻空調器可當作對應的1.3臺的定速空調器使用,這是因為變頻器不能長時間的超負荷工作,否則易對對空調器及其元器件造成傷害,縮短機器的使用壽命。同時,在超負荷工作條件下,效能比下降,不利于節(jié)能,時間過長,變頻器應自動停機。在低頻條件下工作時,如果制冷熱量的輸出仍然超過被控房間的熱負荷要求時,變頻空調器就會停機。在這種條件下,如果外部環(huán)境條件允許,最好采用自然通風來進行室內環(huán)境工況的調節(jié),有利于節(jié)能。
除以上技術特點外,變頻空調器還有一些其他的特點,如化霜性能、適應外部環(huán)境溫度廣等。但是需要指出的是變頻空調器以上技術特點,特別是節(jié)能特點是在額定工況下和定速空調器相比才具有的特性,如果脫離這個條件,就簡單地認為變頻空調器比定速空調器節(jié)能是不科學的。
海信集團副總裁楊云鐸預測,10年內,定速空調將基本被變頻空調取代。變頻空調之所以會逐步取代定速空調,主要是因為變頻空調在精確溫度、合理濕度、制溫速度、靜音程度等各個“度”上,形成了變頻空調獨特的“舒適度”。
自海信集團在10年前推出了我國第一臺變頻空調后,變頻空調市場幾乎一直是海信在唱獨角戲,過去10年來海信一家就占據(jù)變頻空調市場份額一半以上,這種狀況是不利于變頻產業(yè)的發(fā)展的。因此,如果不能形成大多數(shù)空調企業(yè)一齊主推變頻空調的局面,未來10年內要將定速空調完全逐出市場,絕非易事。
變頻空調器是由可變頻電源驅動壓縮機電機的空調器,可分為交流變頻和直流變頻兩種。與傳統(tǒng)的定速空調器相比,技術的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
第一,能效比高, 節(jié)能效果明顯。定速空調器的能效比一般在2.7~2.9之間,而變頻空調器的能效比一般在3以上。根據(jù)有限熱力學有關知識可知,空調器的能效比主要與蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、換熱溫差及換熱面積有關。對于定速空調器,換熱器面積與制冷量之間的匹配幾乎是固定的,而對于變頻空調器,換熱器面積與制冷量之間的匹配時變化的。在高頻條件下,換熱器面積與制冷量之間的匹配過小,能效比下降;在低頻條件下,換熱器面積與制冷量之間的匹配過大,能效比上升。在實際使用過程中,變頻空調器總是處于低頻條件下,所以變頻空調具有較高的能效比。并且由于定速空調器采用on/off開關方法控制,壓縮機開關頻繁,耗電多;而變頻空調器自動以低頻維持室溫基本恒定,避免壓縮機頻繁開啟,減少了啟動能耗。
第二,溫度控制穩(wěn)定,舒適性好。定速空調器在運行中保持一個相對固定的轉速,控制溫度的手段是通過空調器的開停機來實現(xiàn),是斷續(xù)控制。由于溫度控制器的控制誤差以及考慮開停機之間必須保持一個足夠的時間差,房間溫度波動在一個較大的范圍內波動,保溫效果不好的房間,溫度波動會更大一些。溫度波動大,人會感覺不舒服,體弱的人就會生病。所謂“空調病”,相當一部分是由于定速空調器的控溫誤差產生的房間溫度波動而引起的,尤其是夜間人們熟睡之際,房間溫度波動更會引發(fā)感冒。然而變頻空調器的溫度控制在一定的負荷范圍內是連續(xù)控制,在運行中不停機,而是以溫度為反饋量,電源頻率為調節(jié)量,構成溫度閉環(huán),調節(jié)電源頻率來改變變頻壓縮機的轉速,讓變頻空調器的輸出功率,隨著溫度的大小而變化,達到控制房間溫度的目的。變頻空調器控制溫度的精度比定速空調器高許多,控溫誤差一般在0.5℃左右(如果房間保溫效果好,精度會更高一點)。并且變頻空調器還可以隨負荷而調節(jié)室內機風扇的轉速,此時吹出的風就比較柔和,從而使送風溫度與人體表皮溫度差減少,人就會感到很舒適,尤其是體弱者,不會因空調器的開停造成的忽冷忽熱而患感冒。
第三,自動調節(jié)性能好,噪聲小。變頻空調器在啟動時,環(huán)境溫差最大,壓縮機會以最大的轉速工作,使蒸發(fā)器和冷凝器以最短時間進入最充分的熱交換狀態(tài), 讓室內溫度快速得到調節(jié),和定速空調器相比,達到設定溫度的初始時間要縮短1/3。并且環(huán)境溫度將要達到或接近設定溫度時, 需要的制冷或制熱量下降,這時壓縮機轉速已開始平滑下降,整個溫度調節(jié)過程平穩(wěn)。隨著壓縮機轉速下降, 空調器整機的遭受也隨之下降, 當轉速下降至最低點時, 噪聲將降至最低點。
第四,高低頻運轉特性。定速空調器的冷熱量的輸出是固定的,而變頻空調器的冷熱量的輸出是在一個范圍內,根據(jù)變頻器的選擇不同,冷熱量的輸出為額定輸出量的15%~140%,但這并不意味著1臺變頻空調器可當作對應的1.3臺的定速空調器使用,這是因為變頻器不能長時間的超負荷工作,否則易對對空調器及其元器件造成傷害,縮短機器的使用壽命。同時,在超負荷工作條件下,效能比下降,不利于節(jié)能,時間過長,變頻器應自動停機。在低頻條件下工作時,如果制冷熱量的輸出仍然超過被控房間的熱負荷要求時,變頻空調器就會停機。在這種條件下,如果外部環(huán)境條件允許,最好采用自然通風來進行室內環(huán)境工況的調節(jié),有利于節(jié)能。
除以上技術特點外,變頻空調器還有一些其他的特點,如化霜性能、適應外部環(huán)境溫度廣等。但是需要指出的是變頻空調器以上技術特點,特別是節(jié)能特點是在額定工況下和定速空調器相比才具有的特性,如果脫離這個條件,就簡單地認為變頻空調器比定速空調器節(jié)能是不科學的。
海信集團副總裁楊云鐸預測,10年內,定速空調將基本被變頻空調取代。變頻空調之所以會逐步取代定速空調,主要是因為變頻空調在精確溫度、合理濕度、制溫速度、靜音程度等各個“度”上,形成了變頻空調獨特的“舒適度”。
自海信集團在10年前推出了我國第一臺變頻空調后,變頻空調市場幾乎一直是海信在唱獨角戲,過去10年來海信一家就占據(jù)變頻空調市場份額一半以上,這種狀況是不利于變頻產業(yè)的發(fā)展的。因此,如果不能形成大多數(shù)空調企業(yè)一齊主推變頻空調的局面,未來10年內要將定速空調完全逐出市場,絕非易事。
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