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浅谈变频空调技术

孙建磊


摘要:随着能源稀缺、生态环境恶化等问题的日益突出,以及空调行业的大力发展,较传统定频空调具有较好节能功能的变频空调成为了空调市场的主角。变频采用了比较先进的技术,它是通过变频器改变电源频率,从而改变压缩机的运转转速的一种技术。变频空调已成为高效节能空调市场的发展方向和趋势。

关键词:变频空调;直流变频;无氟变频;交流变频;中央空调变频

 

1、 变频空调的简介

在空调器中,变频技术是一项新兴的技术,它是通过变频器改变电源频率,从而改变压缩机的运转转速的一种技术。变频空调,可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式,使居室在短时间内迅速达到所需要的温度并在低转速、低能耗状态下以较小的温差波动,实现了快速、节能和舒适控温效果,由于实现了压缩机的无级变速,它也可以适应更大面积的制冷制热需求。如今,变频空调已成为高效节能空调市场的发展方向和趋势。

变频空调的发展对于定频空调来说,这是一种威胁也是一次转机。威胁,定频空调的市场份额会逐步被变频产品所吞噬,虽然目前定频产品以有力地位占据,但从未来的发展前景看,变频必然是主流方向,而定频的天下也有望被取代。

变频空调是在普通空调的基础上选用了变频专用压缩机,增加了变频控制系统。它的基本结构和制冷原理和普通空调完全相同。变频空调的主机是自动进行无级变速的,它可以根据房间情况自动提供所需的冷(热)量;当室内温度达到期望值后,空凋主机则以能够准确保持这一温度的恒定速度运转,实现不停机运转,从而保证环境温度的稳定。

变频空调的特点:① 启动电流小,转速逐渐加快,启动电流是常规空调的1/7

② 没有忽冷忽热的毛病,因为变频空调是随着温度接近设定温度而逐渐降低转速,逐步达到设定温度并保持与冷量损失相平衡的低频运转,使室内温度保持稳定;

③ 噪声比常规空调低,因为变频空调采用的是双转子压缩机,大大降低了回旋不平衡度,使室外机的振动非常小,约为常规空调的1/2

④ 制冷、制热的速度比常规空调快12倍。变频空调采用电子膨胀节流技术,微处理器可以根据设置在膨胀阀进出口、压缩机吸气管等多处的温度传感器收集的信息来控制阀门的开启度,以达到快速制冷、制热的目的。

变频空调的优点:

高效节能省电:由于变频空调通过内装变频器,随时调节空调压缩机的运转速度,从而做到合理使用能源;由于它的压缩机不会频繁开启,会使压缩机保持稳定的工作状态,这可以使空调整体达到节能30%以上的效果。也很直接的在节能的同时节约了电费。同时,这对噪音的减少和延长空调使用寿命,有相当明显的作用。

温度的精确控制和低噪音:由于变频空调运转平衡,震动减小,噪音也随之降低。在我们的实际测试中,和定频空调相比,变频空调的静音性能确实高出一筹。变频空调可根据房间冷负荷的变化自动调整压缩机的运转频率,可智能地辨别房间大小并分配冷()量,使大小不同的房间保持同样的温度。达到设定温度后变频空调以较低的频率运转,这样可以更加精确的控制室内温度变化,舒适感更好。

降温速度快:空调启动后,以较高的频率和功率投入运转,在较短的时间内(一般为定频空调的12)达到设定温度,然后空调以较低的频率运转,维持室内设定的温度。变频空调由于长时间处于低速运行中,故耗电较小,可比普通空调节电30%以上。由于实现了元级调速,可适应更大面积的制冷(热)需求。冬季用于取暖时,由于“热冷比”较大(13以上),可保持较大的制热量。

超低温超低压运转,使用寿命长:变频空调在冬季制热运转时,一般采用预加热方式,即使在一10℃条件下也能正常启动运行。变频式空调能在市电16 伏-242伏的范围内正常工作,因而对电风波动的适应力很强。如前如述,变频式空调由于避免了反复开停,且长期工作在低速运行状态下,因而压缩机使用寿命更长。

自动除霜、除湿:变频空调的自动除霜是采用微处理器控制方式,能严格选择除霜状态。除湿也是采用微处理器控制,不降温除湿,除湿量每天可达九公斤以上,不亚于专用除湿机

2、 变频空调的发展前景

2.1 直流变频与交流变频

变频空调通过采用变频技术来实现调节压缩机的转速,依靠压缩机转速的快慢变化来控制输出功率(即制冷制热量)的大小,从而达到控制室温的目的。分为交流变频和直流变频。

交流变频:采用交流变频压缩机,2次调节电压转换,从而达到省电的目的。

直流变频:采用直流数字变转速压缩机,只经过一次电压转换,相对于交流变频能节省18-40%的电能,从而体现出直流变频技术的优越性。

变频空调为实现其功能在定频空调的原理的基础上,换装了变频压缩机,加装了变频控制器系统,并将毛细管换为电子膨胀阀。辅件部分是:除霜阀,双毛细管。但目前变频空调容易产生以次代优的情况出现,即用低价构件代替进口优质构件。由于其主要部件成本高,销售价格过高,所以导致维修时成本也居高不下。

变频空调由于电路系统比定频复杂,在使用时系统可靠性比定频空调低、比定频机容易出故障:维修难度大,费用高。在调速过程中产生的高频电磁波比定速空调高,对人体有害,长期受此影响会导致脑癌的发生率高于常人。变频空调的室外机有微电脑控制的变频器,其印刷电路板在高温及潮湿的情况下较容易损坏。

直流电的两个电极的极性是固定不变的,电流只有一个流向,不会发生交变,根本无频率可言,谈何变频?目前市场上宣传的所谓直流变频空调实际上是直流调速空调,它所采用的直流调速技术要远远优于调频技术。

直流调速只经过一次电压转换,所以能源损耗比调频调速要小。另外,由于这种直流电机的定子是永磁的,又省却了三相交流异步电机的定子电流消耗,所以,它从电网电源到电动机这一段的电效率要比调频调速方式高,节省了一定的能量。节不节能主要取决于制冷系统的设计与配置,视其系统制冷系数的大小而定。将恒速空调机改进成调速空调机主要就是为了改善其自动调节的方式,以提高机器的品质,而不是以节能为目标。但调速只不过是改善空调机运行品质的一个基础,而真正的改善还有赖于制冷系统的匹配。调节系统制冷量的关键部件是节流减压元件,如果不将其从恒阻尼的毛细管改成与调速范围相适应的、可调阻尼的电子减压阀(膨胀阀),那么,这种调速空调机就没有多大意义,甚至还要多余消耗内部转换所需的电能。现今空调的效能比一般在2..9之间,极少有超出3.0的。

2.2 无氟变频空调

目前,日本无氟变频空调普及率已高达95%以上、欧洲市场销售的空调中也有90%以上采用的是R410a新冷媒的无氟环保空调、北美地区的相关政策也宣布2010年将全面禁用R22冷媒;在09年末召开的哥本哈根会议也加速了含氟空调淘汰的步伐,以无氟变频技术为主导的空调时代正式开启。对于变频趋势来说,无氟也是其行业的一大热点,不但变频市场份额会有激增,无氟变频空调的时代也将到来,一同大力的开拓变频空调市场。

何为无氟?所谓的无氟,其实是说空调在使用这种制冷剂后不会产生对大气臭氧层有破坏力的“氟氯烃”,这样在使用时就会环保健康。目前,卖场上空调常用的两种制冷剂就是R410A制冷剂和R22这两种,R22比较普遍,而R410A制冷剂则在商家重点推荐机型或是以无氟为卖点的空调产品上运用。 

2.3.变频空调的研究

变频的关键是频率变化,频率变化范围越宽,对外界冷量需求变化的适应性越强,性能越好。压缩机结构特点就像我们小时候玩的陀螺,自转的转速越高就越稳定,转速越低也就越不稳定。实现低频运行,必须解决压缩机振动、吸排气管脉动以及压缩机回油等技术难题,所以低频是变频技术难点,也是技术核心。

低频与高频空调相比,有两个显著区别,其一是低频运行功率更小,最低可达45w;其二是可以实现更宽的冷()量输出,而高频冷()量调节范围窄,更容易停机,温度波动大,舒适性差。

在这个概念上而言,变频技术低频稳定运行,意味着更节能舒适,因而低频必然是变频技术必然的发展趋势。

3.中央空调变频

3.1 中央空调变频的趋势

随着城市建设和经济发展速度的加快,中央空调应用的范围和领域越来越大,在提倡节约性社会的前提下,加强中央空调变频节能的技术研究和开发,将中央空调的能源耗费降到最低程度,成为中央空调行业发展的必然趋势。

3.2 中央空调变频节能的工作原理

中央空调所采用的技术主要是蒸汽压缩式制冷循环和吸收式制冷循环两种,普遍应用容积型的活塞式压缩机或螺杆式压缩机以及速度型的离心式压缩机。中央变频空调是拥有主机及末段系统的中央空调,采用变频电脑控制技术,利用变频压缩机和可控制的变频器,根据中央空调区域环境温度的变化对变频器的影响,自动选择除湿、制热或者制冷的运转方式,并且保持空调运转转速的稳定,在节约能源,降低能耗的前提下,在最短时间内是周围环境内的温度迅速达到若你们所需要的标准,从而满足人们关于中央空调舒适、节能、快速的要求。

3.3 中央空调变频节能的未来发展趋势

中央空调变频节能的未来发展的基础是节能减排、保护环境中央空调变频节能的未来发展的基础是节能减排、保护环境是中央空调变频节能的第二个发展方向。人们生活水平的日益提高在经济社会的发展初期往往是以牺牲环境为代价的,对此,人们已经有了深刻的体会,节能减排、保护环境正成为全球经济发展的一致要求,中央空调变频节能的未来发展也必须服务和服从于这个大局,不断提高中央空调系统的自动化控制水平,进一步降低能源耗费,不断减少中央空调系统对大气的污染程度,全面提高中央空调压缩机系统和末段系统的运行的安全性和经济性,促进中央空调变频节能的全面发展。

4.结论

随着人们和社会的节能意识与要求的进一步加强,变频空调有着越来越多的应用,变频空调成为空调制冷行业的主导已是必然趋势,因此,在以后的工作学习研究中应多加关注。

 

1】.张立,赵永健等.现代电力电子技术.科学出版社。1992

2】.丁斗章编著.变频调速技术与系统应用.机械工业出版社,2005

3】.张燕宾主编.变频调速应用实践.机械工业出版社,2002

4】.吴忠智主编。吴加林编著.变频器应用手册.机械工业出版社,2003

5. 刘竞成主编.交流调速系统.上海交通大学出版社,1 988

 

 

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