数码涡旋与直流变频的对比

数码涡旋与直流变频的对比目前可变冷媒流量空调系统在实际工程中得到了广泛的应用,各大空调厂家纷纷推出相应的产品。在目前国内多联机产品中，基本都采用涡旋压缩机，压缩机中有动盘和静盘，涡盘型线经过精心设计，系统排气不需要阀门，余隙容积小，能效比较高。多联机的重要特性是可以根据用户的需求调节容量输出，在容量调节方面，主要分两条技术路线，一种是“变频”技术，另外一种是“数码涡旋”技术。20世纪90年代我国从日本引进变频技术，经过更新换代，目前的主流变频产品是直流变频系统，国内采用该技术的代表厂家主要有美的、海信、海尔等。在21世纪初，美国EMERSON环境公司将其最先进的COPELAND系列数码涡旋压缩机引入中国，目前采用数码涡旋技术的中央空调代表厂家是美的。美的是国内唯一的在“变频”多联空调产品和“数码”多联空调产品方面系列最全的中央空调厂家。“变频”（包括直流变频）与“数码涡旋”是两种不同的技术路线，在压缩机结构、系统电控系统、控制逻辑等方面具有巨大的差异。1.工作原理对比：1.1变频（包括直流变频）压缩机的动盘与静盘始终保持啮合，压缩机的容量是通过变频压缩机马达的转速改变的。当室内负荷要求提高时，压缩机马达的频率随之增大，马达转速更快，容量输出更高。同样地，当室内负荷要求随之降低时，压缩机的频率减小，从而使容量输出降低。1.2数码涡旋数码涡旋压缩机利用轴向“柔性”技术实现变容量控制压缩机能量输出的数值化，其工作状态由100%能力输出和0%输出组成，分别称其为1状态(100%)和0状态(0%)。这种1与0交错的容量调节方式与电子产品中的数码1和0的数据表达方式类似，因此被称为“数码涡旋”技术。压缩机调节部分结构如图1所示。图1数码涡旋压缩机调节部分结构示意图具体方法是通过调整静涡盘和动涡盘的轴向间隙实现0和1的转变。1状态时，动静涡盘处于正常设计位置，此时压缩机全负荷工作；0状态时，PWM电磁阀开启，使调节腔与回气旁通，动涡盘和静涡盘处于轴向分离状态，由于无气体压缩，故压缩机排气量为0，此时压缩机静功和制冷量很小。这样通过0状态和1状态的时间长度（占空比）调整，实现压缩机排气量的积分连续调节。图2压缩机负载卸载占空比以一个周期20秒为例，如图2所示，当压缩机输出10%能力时，负载卸载时间分别为2秒和18秒；当压缩机输出为50%时，负载卸载时间分别为10秒和10秒；当压缩机输出为100%时，负载时间为20秒，无卸载。2.数码涡旋系统的优点1）高可靠性在压缩机方面，EMERSON公司提供的数码涡旋压缩机是一种具有一定“柔性”的压缩机，具有比较强的抗液击、抗杂质能力，如表1所示，经过了大量可靠性实验，能够经受各种恶劣工况条件的考验。具体项目如下：表1压缩机高可靠性实验项目实验项目实验内容及目的高压比试验2000小时，考核润滑系统/高温状态高负荷试验2000小时，考核高温/高压状态开/停试验520,000次，考核振动影响带液启动试验1000次，在允许充注量的100%到150%条件下，考核承受液击及润滑油迁移状态融霜回液试验2000小时，100%允许充注量下，考核液击状态极限状态试验在运行范围的各个极点状态下，200次开停试验，每次30分钟，重复4遍，总计2000小时零部件试验电磁阀寿命40,000,000次，相当于30年使用年限2）容量调节范围广，无级调节变频压缩机的容量调节范围一般在50%-130%之间，数码涡旋压缩机通过负载卸载占空比的灵活调节，容量调节可以达到10%-100%。因为空调系统大多时间工作在部分负荷工况，因此数码系统的容量调节范围更广具有实际意义。容量调节方面，变频系统的容量输出是通过变频器分级达到，因此是有级调节；数码涡旋系统通过负载和卸载时间的改变获得，容量调节不需分步实现，是属于连续和无级的调节，有利于室内空气温度的精确调节。3）系统反应快速，温度调节迅速变频压缩机的容量输出是通过变频器分级达到，变频压缩机从低频到高频（或反之）的转换过程比较缓慢，当系统启动或负荷突然发生变化时，变频系统无法立即响应这种变动。数码涡旋的能量调节是通过负载和卸载时间的改变获得，容量能迅速从10%转换至100%（反之亦然），不需分步实现，这种系统快速反应能力确保了室内空气温度的迅速调节。4）良好的除湿能力变频系统在高容量（高频）运行时，蒸发温度较低，随着运行频率的降低，蒸发温度逐渐升高，湿度升高，一般的空调系统很多时间都在部分负荷下运行，这就产生了除湿能力下降的问题。图4为实测数码压缩机负载/卸载周期内，排气/回气压力和电流的变化曲线，电流变化显著显示了负载/卸载周期，负载运行时回气压力较低，保持了室内侧较低的湿度，尤其容量在部分负荷范围内（较常使用的容量区间），数码涡旋除湿能力较强，体现了明显的优势，保证了高精度的湿度要求。图4数码涡旋负载/卸载压力与电流特性图5所示是变频空调和数码涡旋空调在不同容量时的蒸发温度比较。数码涡旋空调这种在低容量情况下能有效提供较好的湿度控制功能，对于相对湿度较高的地区及一些特殊场合尤为适用。图5湿度随容量变化曲线5）电控系统简单，无电磁干扰问题变频系统需要昂贵的变频器及变频控制中复杂的电控部分，其电控系统中复杂的电子装置价格贵且比较娇气。数码涡旋系统减少了变频器、变频控制系统等，无疑增加了系统的可靠性，节省了成本。图6电磁干扰比较变频器工作时会产生谐波，会使供电系统的正弦电流波形发生畸变，导致诸如：降低电网的功率因素、使电容器和变压器过热、在荧光屏和示波器等上产生闪点、影响精密仪器的精度等不良后果，并会引起高电设备电容量等发热烧毁等到危险。以欧洲为中心的许多地区都有严格限制谐波的EMC规定，有些地区还因上述理由禁止销售和安装变频空调。我国也有相关的规定，对电源干扰要求很高的精密实验室、医院、通讯机房、电站、电视台等场合，变频系统受限用。而数码涡旋的负载和卸载只是一个简单的机械运动，不会产生谐波，扩大了适用范围。两者电磁干扰对比如图6所示。3.结论目前，在变容量多联机领域，数码涡旋技术与变频技术是两条最主要的技术路线，两者是互相竞争、互相促进的并共存关系。美的中央空调开发出的R410A环保新冷媒更迎合了国内外对绿色环保的更高要求，MDV数码涡旋中央空调以其特有的安全、可靠、性能优异、电磁干扰小等优点，处于行业内的最高水平。在国内的中央空调厂家中，美的数码涡旋一枝独秀，处于领导地位。