应用技术 啊Ｉ 变频空调器节能技术研究 李伟浪 （广东海富建设有限公司 ５１０２６０） ［摘要］通过变频空调技术，空调可以快速冷暖，控温精度高，以及带来良好的节能效果，具有良好的技术优势和市场前景。提高其能源效率，减少用电量既是用户选购空调的晕中之重，也是国家节能所倡导的重点。本文从变频空调器的特点和技术优点出发，从空调器能耗因素入手，对变频空调器的节能原理 进行了理论上的分析与探讨，并进行了总结。 ［关键词］空调器变频空调 能源效率 节能 中图分类号：ＴＢ６５７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）２９—０２７７一Ｏ１ ， １引言 空调器属于大件耐用商品，用户购买空调器的目的在于改善用户环境，创 造一个舒适的环境空间。同时在众多家用电器中，空调器是～・个耗电大户，空 调器的节能是每个消费者都十分关心的问题。因此，如何提高其能源效率，减 少用电量，既是用户选购空调的重中之重，也是国家节能所倡导的重点。 由于定速空调在舒适与能源效率方面做的不够好，因此空调制造商在８Ｏ年代 初就开发出变频空调器，受到广大消费者的认可，这是由于变频空调器具有 “很好的节能效果’ 虽然其价格要比普通空调器（即定速空调器，下同）高，还 是赢得了７０％￣８０％的市场份额，这都要归功于变频空调器优越的节能技术，使 其很快成为空调的最大卖点。但同时也不乏质疑之声，开始怀疑变频空调器 的节能效果，认为这只是厂家夸大宣传而已。围绕这个问题，不同人士有不同 的见解，争论颇多。本人针对变频空高器的技术特点和优点，剖析变频空调器 的：竹能机理，有针对性的对变频空调器节能技术进行深入研究。 ２变频空调器的技术特点和优点 由于变频空调器实现了对压缩机的变频控制，这样当室内空调负荷加大 时，压缩机在微电脑控制下加快运转，制冷量（制热量）也相应增加：当室内空调 负荷减小时，压缩机转速在微电脑控制下则按比例减小。变频空调器具有高 效、节能、启动运转灵活、故障判断自动化等特点。这种空调可以节省 电能２Ｏ％～３０％，电源输出频率范围为１５Ｈｚ～１５０Ｈｚ时，压缩机的转速在１５００ｒ／ ｍｉｎ～９Ｏ００ｒ／ｍｉｎ范围内变化。 一般说来，变频空调器是在普通空调器的基础上增加一个变频调节器以及 对压缩机电机作相应调整，通过改变空调器的电源频率，对空调器的压缩机电 机进行无级（或多级，这里以无级为例）变速调节，从而改变空调器的制冷能力， 使之适应房间冷负荷的变化。变频空调器在刚起动（或调低设定温度）时，由 于房间冷负荷较大，空调器压缩机电机以高频率快速运行，让空调器的制冷能 力达到最大，使房间温度能在最短时间内降Ｆ来：另外当房间冷负荷变小时，压 缩机运行频率能随之降低，减少空调器的制冷量，而不用整个空调器停机来实 现冷量调节，减少了空调器的起停次数及温度波动，如图ｌ所示（Ｔｓ为房间设定 温度）。因此，与普通空调器相比，变频空调器具有降温速度快、起停次数 少、房间温度波动小及节能的优点。 ３变频空调器节能机理分析 、由于空调不是频繁开关机，从而减少了压缩机由于频繁开、关所造 成的电力浪费。因为空调器停机时，空调制冷回路中的能量损失巨大，而当压 缩机再启动时，又必须补充新的能量，才能建立正常的制冷循环。根据测试结 果：定速空调在运转率为６０％时，运行开停运转，其效率约降低１８％。但是变频 器因为本身的发热损耗，会对变频空调器节能效果产生负面的影响，其影响程 度是不可以忽略的。 二、变频空调相对于定速空调具有很好的节能效果。这是由于定速空 调机转速固定，故在多数时间里，空调器的制冷量都大于房间的热负荷，满负荷 工作时间通常只有ｌ５￣２５％，造成机组制冷剂的严重过剩，蒸发器内的制冷剂 就会蒸发不充分，从而达不到规定的过热度，导致制冷剂流动阻力增大，蒸发温 度下降，空调器的制冷效果降低，能耗也会随之增加。然而，变频空调可以在 低负荷情形下具有较大的能源效率。由于变频空调把部分时问里处于低速运 变 须空调普通空调 ｆｔ ２ ／／ ｝ ／ ／ ！ Ａ 厶 一 ，一｝９８ Ｐ９６ １ ０ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ｉ０ １１ 】０ ｛３｛ ｒ 图ｌ 转，与压缩机容量相比，进一步提高了热交换机的容量比率，即变成低压比运 转，从而大大提高了压缩机的机械效率、压缩效率、容积效率，节省电量，压 缩机效率明显提高。 变频技术并不是直接改变工频５０Ｈｚ的交流电源，而是先将交流电整流、 滤波后再通过半导体功率器件，将直流电逆变为可的交变电源，供给压缩 机即电动机。目前，变频空调器中的变频电路有交流变频电路和直流变频电 路两种形式。变频空调器实现了ｖ／ｆ变频控制方式。 变频空调器的Ｖ／ｆ变频控制方式。在变频的同时也要变压，这种调节 转速的方法称Ｖ／ｆ变频控制。现在变频空调器的控制方法基本上都是采用 这种方法来实现变频调速的。实现这种控制主要有以下两种方式： （１）脉宽调制（ＰＷＭ）：ＰＷＭ调制可以直接在逆变器中完成电压与频率的同 时变化，控制电路比较简单。由于ＰＷＭ调制输出的电压波形和电流波形都是 非正弦波，具有许多高次谐波成分，这样就使得输入到电机的能量不能得以充 分选用，增加了损耗，不利节能。为了使输出的波形接近于正弦波，提出了正 弦波脉宽调制（ＳＰＷＭ）。 （２）正弦波脉宽调制（ＳＰＷＭ）：简单说，就是在进行脉宽调制时，使脉冲序列 的占空比按照正弦波的规律进行变化。这样，输出到电动机的脉冲序列就可 以使得负载中的电流高次谐波成分大为减小，从而提高了电机的效率，节省了 能量。 ４变频空调器性能测定方法 目前国际上采用季节能效比即ＳＥＥＲ来衡量变频空调器的节能效果。所 谓季节能效比，就是空调器在一年中实际运行时的总制冷量与空调器总耗电量 的比值。这是一种考核空调全性能的方法，同样适用于普通空调器并与变频 空调器进行比较，得出后者的节能效果。公开发表的对这两种空调器做严格 的ＳＥＥＲ对比试验的数据很少，只有人对变频空调器的ＳＥＥＲ进行了测试，但没 有和普通空调器进行对比试验。 结语 从理论分析结果来看，变频空调器有良好的节能效果，尤其是变频空调是 在低负荷情形下运转，提高了热交换机的容量比率，即变成低压比运转，大大提 高了压缩机的机械效率、压缩效率、容积效率，节省电量，压缩机效率明显 提高：同时压缩机起停次数减少对压缩机能耗的降低上有一点点效果，但变频 器本身的发热损耗，会对变频空调器节能效果产生负面影响。综合各因素，变 频空调器采用变频控制会产生很好的节能效果，节能效率约为２５％。 参考文献 ［１］王清兰．变频空调器电脑控制技术分析［Ｍ］．北京：机械出版社，２００４． ［２］徐德胜、肖伟，变频式空调器［Ｍ］，上海：上海交通大学出版社，２０００． ［３］张清扬，被节能情节所困扰的家用变频空调［Ｊ］，家用电器科技，２００２ （３）：６３—６５． ［４］王光庆、尹发展，变频空调器ＳＥＥＲ的测试与计算探讨［Ｊ］，家用电 器科技，２００２（２）：６３—６６． ［５］汪韬．海信变频空调器原理与维修［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００６． ［６］王军伟．家用电器技术基础与维修技术［Ｍ］．北京：高等教育出版社， ２００３． ［７］肖凤明．新品牌空调器微电脑控制电路分析与速修技巧［Ｍ］．北京：机 械出版社，２００３． ［８］周子成，美、日变频房间空调器制冷、制热性能考核标准评价［Ｊ］． 家用电器科技，２００１（８）：３９—４１． ［９］吴业正、韩宝琦，制冷原理及设备［Ｍ］．陕西：西安交通大学出版社． １９９７． 科技博览ｌ ２７７
