变频技术在空调压缩机上的研究

变频技术在空调压缩机上的研究目前空调系统设计和水泵等的设备选型均是按彼岸准工况进行的，且留有一定的裕量。由于季节、昼夜和用户负荷的变化，实际空调热负载在绝大部分时间内远比设计负载低，空调系统多数时间是在部分负荷下运行。而运行情况是空调水泵一年四季长期在额定工况下工作，常规空调控制方案下一般通过旁通来降低水流量和满足负荷的要求。一方面使得水泵部分功耗消耗在旁通管道阻力上，浪费了水泵运行的输出能量，另一方面按额定工况运行的制冷机组产生的冷量远大于所需求的冷量，进一步造成能源的浪费。表1是某房间冬季空调负荷时间频数，可看出由于室外气温变化、人员活动内容等原因，该系统基本上是在设计负荷80%及以下运行，其中运行与设计负荷的60%以下的就占有63.48%。显然根据满负荷状态选取的热泵机组、水泵等设备让其在部分负荷下长期连续运行，设备大部分时间处于低效率工作状态，这是造成空调能耗高的最主要的原因之一。空调压缩机只有“开、关”两种控制状态，造成空调机组频繁起停，引起开关损失。根据戴晓丽、杨昌智编写的《地下水源热泵空调系统的变频控制》认为，空调机开机10min后再关机10min，房间温度不变，每次开、关机相当于损失10min的电能。1变频压缩机的工作原理自上世纪80年代以来，各种新技术蓬勃发展，变频技术就是其中的一朵奇葩。目前，变频技术已应用在各行各业，变频空调已开始走进广大老百姓的家。在变频空调中，特别在家用变频空调系统中，制冷（热）机组能耗占整个空调系统能耗的65%~70%，其他水泵、风机为30%上下，因此，要节省整个空调系统的能耗，大力减少热泵机组的能耗也是减少空调能耗一个重要方面和主要方向。由公式n=60f（1-s）/p可知，要改变压缩机转速n（与压缩机功率成正比）可以改变供电频率来改变电动机转速的变频调速方法，效率最高。在传统压缩机上加装变频空调后，变频器将输入的单项交流电整流成直流电，在单片机的控制下，直流电逆变成三相交流电源。继而加载到压缩机电机上，完成对空调器的变频调节。采用变频技术的压缩机（变频压缩机）能根据室内冷（热）负荷的不同，动态地调节压缩机功率，实现空调器大功率启动，迅速地达到室内舒适空气状态点，然后用小功率运行来维持房间空气状态点。其工作原理图如图1.2节能性、舒适性及原因分析本文以两台窗式空调机（1.5匹）夏季运行为模型，其中一台仍以常规调节方式运行，另一台则如图1所示，加装变频器（本实验采用丹佛斯变频器）一台，变频范围0~80Hz，室内温度设定为26℃，分别装在两房间，两房间朝向相同，面积及功能相仿（同为办公室），热湿负荷相近，运行时间为9：00~16：20。电表为数字式，精度为0.1kWh，下表为两房间的测量数据：2.1节能、舒适性分析2.1.1由上表可以看出，压缩机采用变频技术后，运行6h节能3.44Wh，达总耗电量的30%。变频与常规调节下能耗对比见图2。从经济性能上考虑，本实验购买变频器350元，其他附属设备大约50元，总投资约计500元。以长沙目前商业用电价0.9元/kWh计算，500/(3.44*0.9)=161.5(d)，在正常条件下预计162d收回成本，技能效果明显，回收期短。2.1.2变频与常规调节下室温变化幅度对比见图3。空调最主要任务是通过制冷或制热、除湿或加湿以达到人们事先设定的温湿度值，调节后的温湿度之变化幅度越小表明调节性能越好，体感越舒服。由图3知，变频情况下，温度范围变化为25~27℃，小于常规情况小的25~28℃。由此我们知道，人处在变频空调调节环境下是比较舒服的。2.2原因分析由图2可看到起始阶段（9：10）变频能耗稍大于常规调节，这是因为压缩机启动达到额定功率后，变频压缩机高频运行使得房间温度很快达到设定值，而常规压缩机仍以额定频率运行。这样，变频调节比常规调节达到的时间要快（见图3）。9：30以后，变频调节方式开始以低频率运行，且由于温控器的作用（见图1），压缩机频繁停机，一方面能耗增加（如图2），另一方面造成室温波动加剧（图3）。3结语综上所述，根据本文实验空调系统压缩机加装变频器后，节能效果明显；避免了压缩机频繁停机，室温波动小，人体感觉舒服。在当前电力相当紧张的社会大环境下，加强变频技术在各行各业中的推广应用显得越发具有意义，同时，让全社会关心节能，关注变频技术也同样具有深远意义。资料整理——东莞市南城嘉佳电器经营部