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變頻空調(diào)

2020-03-17 01:12:55 作者:SystemMaster 來源: 文字大小:[大][中][小]

變頻空調(diào)是指加裝了變頻器的常規(guī)空調(diào)。壓縮機是空調(diào)的心臟，其轉速直接影響到空調(diào)的使用效率，變頻器就是用來控制和調(diào)整壓縮機轉速的控制系統(tǒng)，使之始終處于最佳的轉速狀態(tài)，從而提高能效比（比常規(guī)的空調(diào)節(jié)能至少30%）。

變頻空調(diào)的基本結構和制冷原理和普通空調(diào)完全相同。變頻空調(diào)的主機是自動進行無級變速的，它可以根據(jù)房間情況自動提供所需的冷（熱）量；當室內(nèi)溫度達到期望值后，空調(diào)主機則以能夠準確保持這一溫度的恒定速度運轉，實現(xiàn)“不停機運轉”，從而保證環(huán)境溫度的穩(wěn)定。

分類

變頻空調(diào)大體可以分為：交流變頻和直流變頻。交流變頻空調(diào)采用交流變頻壓縮機，2次調(diào)節(jié)電壓轉換，因為相對于定頻壓縮機，沒有了啟動電容，故電路損耗降低，從而達到省電的目的。

采用交流變頻壓縮機，2次調(diào)節(jié)電壓轉換，從而達到省電的目的。

采用直流數(shù)字變轉速壓縮機，只經(jīng)過一次電壓轉換，同直流電機類似，去掉了電路中的鐵損，故相對于交流變頻能節(jié)省18-40%的電能，從而體現(xiàn)出直流變頻技術的優(yōu)越性。

工作原理

變頻空調(diào)中都裝有變頻器，這個變頻控制器是如何工作的呢？國內(nèi)規(guī)定的電壓220V，頻率50Hz的電流經(jīng)整流濾波后得到310V左右的直流電，此直流電經(jīng)過逆變后，就可以得到用以控制壓縮機運轉的變頻電源，這就能將50赫茲的電網(wǎng)頻率轉變?yōu)?0-130赫茲，變頻空調(diào)就是一種使用變頻壓縮機和模糊控制技術的空調(diào)器，能根據(jù)室內(nèi)氣溫的變化，調(diào)節(jié)制冷速度。一個15平方米的房間，變頻空調(diào)比定頻式調(diào)溫速度快6~10分鐘。達到設定溫度后，變頻空調(diào)又能以僅為定頻空調(diào)10%的功率低速運轉，以調(diào)節(jié)溫度細微損耗，維持恒溫狀態(tài)。

變頻式空調(diào)器一般帶有微機（電腦）控制。它檢測室內(nèi)外信號如溫度（室內(nèi)外溫、蒸發(fā)器溫、冷凝器溫、吸氣管口溫、膨脹閥出入口溫、變頻開頭散熱片溫等），風機轉速，電動機電流等。并由微機發(fā)出風機、壓縮機運轉速、制冷劑流量、闊的切換、安全保護等信號。此類機裝有電子膨脹間節(jié)流。它隨微處理器發(fā)出的信號，隨時改變制冷劑流量，故它的效率比普遍使用毛細管節(jié)流方式的高。同時在制冷方式中，無化霜煩惱（化霜不停機）。因此空調(diào)在制熱時不會像普通機在除霜倒泵逆轉時，吹出冷風使室溫下降。

變頻空調(diào)還能在142-270伏范圍的電網(wǎng)電壓正常使用，根據(jù)溫度控制指令，在壓縮機連續(xù)運行時會改變頻率，當產(chǎn)冷量要求大時則高速運轉，反之低速運轉。由于變頻機無頻繁的啟動大電流沖擊，且一直工作在低速上，又第一次只半小時就能達到設定值，故節(jié)電明顯。即制冷（熱）的功耗之比效率就高得多了。

“變頻”采用了比較先進的技術，啟動時電壓較小，可在低電壓和低溫度條件下啟動，這對于某些地區(qū)由于電壓不穩(wěn)定或冬天室內(nèi)溫度較低而空調(diào)難以啟動的情況，有一定的改善作用。由于實現(xiàn)了壓縮機的無級變速，它也可以適應更大面積的制冷制熱需求。

所謂的“變頻空調(diào)”是與傳統(tǒng)的“定頻空調(diào)”相比較而產(chǎn)生的概念。眾所周知，我國的電網(wǎng)電壓為220伏、50赫茲，在這種條件下工作的空調(diào)稱之為“定頻空調(diào)”。由于供電頻率不能改變，傳統(tǒng)的定頻空調(diào)的壓縮機轉速基本不變，依靠其不斷地“開、停”壓縮機來調(diào)整室內(nèi)溫度，其一開一停之間容易造成室溫忽冷忽熱，并消耗較多電能。而與之相比，“變頻空調(diào)”變頻器改變壓縮機供電頻率，調(diào)節(jié)壓縮機轉速。依靠壓縮機轉速的快慢達到控制室溫的目的，室溫波動小、電能消耗少，其舒適度大大提高。而運用變頻控制技術的變頻空調(diào)，可根據(jù)環(huán)境溫度自動選擇制熱、制冷和除濕運轉方式，使居室在短時間內(nèi)迅速達到所需要的溫度并在低轉速、低能耗狀態(tài)下以較小的溫差波動，實現(xiàn)了快速、節(jié)能和舒適控溫效果。

供電頻率高，壓縮機轉速快，空調(diào)器制冷（熱）量就大；而當供電頻率較低時，空調(diào)器制冷（熱）量就小。這就是所謂“變頻”的原理。變頻空調(diào)的核心是它的變頻器，變頻器是20世紀80年代問世的一種高新技術，它通過對電流的轉換來實現(xiàn)電動機運轉頻率的自動調(diào)節(jié)，把50Hz的固定電網(wǎng)頻率改為30至130Hz的變化頻率，使空調(diào)完成了一個新革命。同時，還使電源電壓范圍達到142V至270V，徹底解決了由于電網(wǎng)電壓的不穩(wěn)定而造成空調(diào)器不能正常工作的難題。變頻空調(diào)每次開始使用時，通常是讓空調(diào)以最大功率、最大風量進行制熱或制冷，迅速接近所設定的溫度。由于變頻空調(diào)通過提高壓縮機工作頻率的方式，增大了在低溫時的制熱能力，最大制熱量可達到同級別空調(diào)器的1．5倍，低溫下仍能保持良好的制熱效果。此外，一般的分體機只有四檔風速可供調(diào)節(jié)，而變頻空調(diào)器的室內(nèi)風機自動運行時，轉速會隨壓縮機的工作頻率在12檔風速范圍內(nèi)變化，由于風機的轉速與空調(diào)器的能力配合較為合理，實現(xiàn)了低噪音的寧靜運行。當空調(diào)高功率運轉，迅速接近所設定的溫度后，壓縮機便在低轉速、低能耗狀態(tài)運轉，僅以所需的功率維持設定的溫度。這樣不但溫度穩(wěn)定，還避免了壓縮機頻繁地開開停停所造成的對壽命的衰減，而且耗電量大大下降，實現(xiàn)了高效節(jié)能。

優(yōu)劣與區(qū)別

優(yōu)點

節(jié)能：由于變頻空調(diào)通過內(nèi)裝變頻器，隨時調(diào)節(jié)空調(diào)機心臟——壓縮機的運轉速度，從而做到合理使用能源；由于它的壓縮機不會頻繁開啟，會使壓縮機保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，這可以使空調(diào)整體達到節(jié)能30%以上的效果。同時，這對噪音的減少和延長空調(diào)使用壽命，有相當明顯的作用。

噪音低：由于變頻空調(diào)運轉平衡，震動減小，噪音也隨之降低。

溫控精度高：它可以通過改變壓縮機的轉速來控制空調(diào)機的制冷（熱）量。其制冷（熱）量有一個變化幅度，如36GW變頻的制冷量變化為360－4000W，制熱量變化為300－6800W，因此室內(nèi)溫度控制可精確到±1℃，使人體感到很舒適。

調(diào)溫速度快：當室溫和凋定溫度相差較大時，變頻空調(diào)一開機，即以最大的功率工作，使室溫迅速上升或下降到調(diào)定溫度，制冷（熱）效果明顯。

電壓要求低：變頻空調(diào)對電壓的適應性較強，有的變頻空調(diào)甚至可在150－ 240V電壓下啟動。

環(huán)境溫度要求低：變頻空調(diào)對環(huán)境溫度的適應性很強，有的產(chǎn)品甚至可在-15t的環(huán)境溫度下啟動。

一拖二智能控溫：它可智能地辨別房間大小并分配冷（熱）量，使大小不同的房間保持同樣的溫度。

保持室溫恒定：變頻空調(diào)采用了變頻壓縮機，變頻空調(diào)可根據(jù)房間冷（熱）負荷的變化自動調(diào)整壓縮機的運轉頻率。達到設定溫度后變頻空調(diào)以較低的頻率運轉，避免了室溫劇烈變化所引起的不適感。當負荷小時運轉頻率低，此時壓縮機消耗的功率小，同時避免了頻繁開停，從而更加省電。

缺點

持續(xù)開機：對于歐美來說，大多數(shù)家庭習慣把空調(diào)開一整天，甚至一直不關機，因為他們希望在一進入房間就可以達到熱或冷的效果，還因為他們國家的電價相對便宜。而對于我們國家而言，大多數(shù)家庭不會這樣一直開空調(diào)，那么變頻空調(diào)的優(yōu)勢就體現(xiàn)不出來，因為變頻空調(diào)是要求空調(diào)一直持續(xù)運行才能達到省電的目的。

核心技術：變頻空調(diào)的技術還不完善。雖然商家大肆宣傳變頻的優(yōu)點，但是誰都知道機器越是先進，零件越復雜，有毛病的幾率也會相應提高。

節(jié)電花費：先來算算空調(diào)使用費用問題。舉個例子，如果空調(diào)按照每年使用時間4個月，每月30天，每天平均運行8小時計算，制冷運行時間為960小時，按照空調(diào)功率平均為2000W算，制冷期間，使用定速5級空調(diào)(EER=2.6)總耗電量為1920度,如果使用上海標準5級的變頻空調(diào)(EER=3.3)，總耗電量為1510度，省電為410度左右，每臺每年節(jié)省電費只有270多元。但是變頻空調(diào)的價格要比普通空調(diào)價格超出千余元！

另外，以北方城市為例，很多地區(qū)冬季都有供暖設施，每年使用空調(diào)的季節(jié)只有三個月左右，多數(shù)時間空調(diào)閑置，變頻空調(diào)的優(yōu)勢并不明顯。

省電悖論

低速運行所以省電

低速運行所以省電，是變頻空調(diào)商家宣傳變頻空調(diào)省電的主要理由之一

其完整描述如下：變頻空調(diào)將室溫控制到設定溫度后，壓縮機較長時間處于低頻（低速）狀態(tài)運行，此時的壓縮機功耗低，所以省電。

低速運轉時，壓縮機電機的供電頻率較低，為此，先是有商家打出了1Hz變頻空調(diào)的廣告，其后，另有商家推出0.1Hz變頻空調(diào)，0.1Hz出來之后，低頻牌不好打了，于是又有商家宣稱直流變頻更省電。

商家描述了變頻空調(diào)工作原理，低頻運轉時壓縮機功耗低，這一點是毋庸置疑的，這也是變頻空調(diào)的重要特點。問題在于，功耗低不等于省電。

我們再看看定頻空調(diào)的工作過程：定頻空調(diào)將室溫控制到設定溫度1后，壓縮機停止運轉，待溫度上升（制冷空調(diào)）到空調(diào)設定溫度2，定頻空調(diào)再次啟動。

注：一般而言，設定溫度1比設定溫度2略低，這樣可以避免壓縮機頻繁啟動，當然，也會造成室溫出現(xiàn)一定的波動。

對比一下，當室溫與空調(diào)設定溫度相差較大時，變頻空調(diào)和定頻空調(diào)基本沒有區(qū)別，都是按照滿負荷運行，直至達到設定溫度。

變頻空調(diào)和定頻空調(diào)的區(qū)別主要在于溫度達到設定溫度之后，前者低速運行用以維持溫度不變，后者在停機運行或全速運行之間反復切換，維持溫度在小范圍內(nèi)變化。

假設變頻空調(diào)低速運行時的能效比為SEER1，定頻空調(diào)的能效比為SEER2。再假設定頻空調(diào)每運轉a分鐘停止b分鐘。

假設變頻空調(diào)低速運轉的功率為P1，定頻空調(diào)全速運轉時的功率為P2。

變頻空調(diào)的耗電量為P1*（a+b），定頻空調(diào)的耗電量為P2*a。

為達到相同的制冷效果，兩者輸出的總制冷量相當，因此，下式成立：

SEER1*P1*（a+b）=SEER2*P2*a

式（1）變形得兩者的耗電量之比：

P1*（a+b）/P2*a=SEER2/SEER1

變頻空調(diào)與定頻空調(diào)的耗電量之比等于定頻空調(diào)與變頻空調(diào)的能效比。

而實際能效比的高低，取決于具體的空調(diào)，不能一概而論。

然而，我們在相同技術條件下作一下對比，還是有意義的。

壓縮機的實際效率與工作狀態(tài)有關，而其最高效率點，通常在壓縮機的額定負荷點。壓縮機低速運行時的效率一般低于額定負荷點。

也就是說，相同技術條件下，變頻空調(diào)較費電，而費電的原因是其長時間工作在低速區(qū)，低速區(qū)是低效率區(qū)。

上述分析只考慮運行速度因數(shù)，雖不能說明變頻空調(diào)不省電，但足以說明：低速運行作為變頻空調(diào)省電的理由是不成立的。[1]

啟停少所以省電

啟停少所以省電，是變頻空調(diào)商家宣傳變頻空調(diào)省電的主要理由之一。

其完整描述如下：空調(diào)是否省電，主要是開機次數(shù)決定的。因為它啟動時最耗電。變頻空調(diào)達到設定溫度后，低速運轉維持溫度，無需頻繁啟停，所以省電。

許多年前，常聽到這樣的提醒：空調(diào)剛剛關掉，不要馬上開啟，因為這樣容易損壞壓縮機。多年過去了，空調(diào)在這方面的技術進步了，壓縮機的啟停已經(jīng)完全可以智能控制了。換言之，如果我們頻繁的啟停空調(diào)，壓縮機會置之不理。

變頻空調(diào)出來了，我們又聽說，定頻空調(diào)啟動時，壓縮機電機啟動時的電流可達到額定運轉電流的4~10倍，啟動時空調(diào)耗電量大。

定頻空調(diào)達到制冷（或制熱）溫度后就停機，等到溫度上升（或下降）后再啟動，定頻空調(diào)運行過程中，會出現(xiàn)多次啟停，于是，有人想到，定頻空調(diào)耗電量一定大，有人甚至提出“空調(diào)是否省電，主要是開機次數(shù)決定的”的觀點。我們姑且不討論實際功率到底有多大，啟動電流維持的時間不到500mS。即便此時的功率為額定功率的15倍，一次啟動消耗的電能也就相當于7.5秒正常運行時的電能。這么小的消耗，在實際運行中占比甚小，完全可以忽略。

綜上所述，空調(diào)是否省電，主要是開機次數(shù)決定”以及“變頻空調(diào)因為啟動次數(shù)少所以省電”的觀點都是不正確的。

區(qū)別

空調(diào)耗電量最大的部位是壓縮機。變頻空調(diào)比普通空調(diào)增加了一個可用于調(diào)節(jié)壓縮機速度的變頻器，變頻空調(diào)壓縮機的運轉的速度會根據(jù)室內(nèi)溫度的降低而減慢，普通空調(diào)壓縮機則一直是以最大的速度運轉，因此在一定的情況下，變頻空調(diào)比普通空調(diào)省電。但是為什么實際用起來往往沒有商家說的那么省電呢？那是因為，變頻空調(diào)與普通空調(diào)在開機啟動時，由于室內(nèi)溫度并未達到設定的溫度，所以都是以最大的功率運行，這個時候，變頻空調(diào)由于電路比普通空調(diào)復雜，因此有可能更耗電。當室內(nèi)溫度達到設定溫度后，變頻空調(diào)通過變頻器將壓縮機的運轉速度降低，理所當然的，耗電量就急劇下降了。而普通空調(diào)在室內(nèi)溫度達到設定溫度后，并不能調(diào)節(jié)壓縮機的速度，因此它必須關閉壓縮機，這時它的耗電量比變頻空調(diào)還要低。但由于壓縮機在啟動/停止時，會產(chǎn)生瞬間大于壓縮機正常運行時3~7倍的電流，頻繁地開停對壓縮機的壽命有一定的損害。

變頻空調(diào)的優(yōu)點在于：溫度控制更精準，噪音低，人體感覺起來更舒適，壓縮機使用壽命長。

普通空調(diào)優(yōu)點在于：比較便宜。

家用變頻空調(diào)內(nèi)部的變頻電路與工業(yè)用的變頻器是有區(qū)別的，變頻器是一種獨立設備，可起到節(jié)能調(diào)速、自動化控制、設備保護等作用，它的應用非常廣泛，例如風機節(jié)能調(diào)速、小區(qū)的恒壓供水、自動扶梯節(jié)能控制、中央空調(diào)節(jié)能控制等等場合，家用的變頻空調(diào)可能并不省電，但工業(yè)上用的變頻器節(jié)電效率是非常高的。

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