家用變頻空調(diào)冷負荷與節(jié)能分析

詹才意

摘要：隨著科技的不斷發(fā)展，以及人們生活質(zhì)量的提高，家用空調(diào)被廣泛地應(yīng)用，其中，家用變頻空調(diào)更是受到了人們的歡迎，文章就家用變頻空調(diào)冷負荷與節(jié)能進行了分析及討論。

關(guān)鍵詞：家用變頻空調(diào)；冷負荷；節(jié)能

中圖分類號：TU831文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）18

隨著社會的不斷進步，家用空調(diào)也在不斷發(fā)展著，目前國內(nèi)的家用空調(diào)主要有家用變頻空調(diào)及定速空調(diào)，盡管變頻空調(diào)的價格要比定速空調(diào)要高些，可它依然受到了人們的青睞，同時，由于變頻空調(diào)的定性解釋不足，并不能讓人們完全信服其節(jié)能性，而且我國現(xiàn)在夏季的空調(diào)能耗問題也越來越突出，經(jīng)常會出現(xiàn)一些不必要能源消耗問題。準確了解變頻空調(diào)冷負荷特點及節(jié)能性，對于人們進行空調(diào)選擇更

為有利，同時也能加強人們的節(jié)能意識。

1變頻空調(diào)及冷負荷概述

1.1變頻空調(diào)概述

變頻空調(diào)所指的是在普通空調(diào)基礎(chǔ)之上運用了變頻專用的壓縮機，并增加了變頻的控制系統(tǒng)，其它結(jié)構(gòu)及制冷原理與普通空調(diào)是一樣的，變頻空調(diào)主機為自動無級變速，能夠依據(jù)房間情況進行自動提供所需冷熱量，如果室內(nèi)的溫度達到了一定期望值，空調(diào)的主機就能夠保持這一溫度恒定運轉(zhuǎn)，并實現(xiàn)不停機的運轉(zhuǎn)，以保證室內(nèi)環(huán)境溫度穩(wěn)定。變頻空調(diào)概念是相對于定頻空調(diào)所產(chǎn)生的，我國電網(wǎng)電壓為220V、50Hz，當空調(diào)在這種條件下進行工作時，就稱為定頻空調(diào)，這種空調(diào)的供電頻率是不能改變的，其壓縮機轉(zhuǎn)速也是大體不變的，僅能依靠開亭壓縮機進行室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)，在這種一停一開間很容造成室內(nèi)溫度的忽熱忽冷，且消耗的電能比較多；而變頻空調(diào)的變頻器能夠?qū)嚎s機的供電頻率進行改變，從而調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速，通過壓縮機轉(zhuǎn)速快慢來控制室內(nèi)的溫度，當室溫波動比較的時候，電能的消耗就會小，舒適度也就大大提高了，變頻空調(diào)依據(jù)環(huán)境溫度來自動制冷、制熱及除濕運轉(zhuǎn)的方式，能夠讓室內(nèi)的溫度在短時間之內(nèi)達到所需溫度，且在低能耗及低轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下進行較小溫差波動，從而快速實現(xiàn)了節(jié)能、快速及舒適控溫的效果，變頻器是變頻空調(diào)的核心，其變頻原理也就是當供電頻率較高時，壓縮機的轉(zhuǎn)速就快，空調(diào)的制冷量就大；當供電的頻率較低的時候，壓縮機的轉(zhuǎn)速就減慢，同時制冷量也會減小。

1.2冷負荷概述

冷負荷又可以稱為制冷負荷，是指讓室內(nèi)的溫度保持在一定的水平上。并且空調(diào)設(shè)備能夠在單位時間內(nèi)排除規(guī)定熱量，其熱量有時與得熱量是相等的，有時是不等的，有時候建筑物結(jié)構(gòu)蓄熱能力確定了得熱量和冷負荷間的關(guān)系，其瞬時潛熱及顯熱得熱對流后構(gòu)成了瞬時的冷負荷，但顯熱得熱里的輻射成風是不能構(gòu)成冷負荷的，其輻射熱被室內(nèi)物體吸收及儲存之后，會緩慢地散發(fā)到室內(nèi)空氣中。可以說，當室內(nèi)的空調(diào)負荷想保持建筑物熱濕環(huán)境會在某時刻給房間供應(yīng)一定冷量，就稱為冷負荷。它所包括的內(nèi)容主要有室內(nèi)設(shè)備、圍護結(jié)構(gòu)、燈光照明、日射、新風及人員散熱等所引起的冷負荷。通過對家用變頻空調(diào)的冷負荷特點及節(jié)能性的了解，能夠?qū)ψ冾l空調(diào)進行完善，從而提高人們的生活質(zhì)量及節(jié)約能源。

2家用變頻空調(diào)中冷負荷計算與分析

以某住宅小區(qū)的臥室為例來計算分析，房間主要分為一般位置及頂層位置兩種，高度為2.7m，面積為20m2，所運用的是冷負荷系數(shù)法進行計算的，室內(nèi)的溫度一般在25℃是比較適宜的，現(xiàn)在選取窗戶朝西及朝南房間實行冷負荷計算，通過計算比較之后，發(fā)現(xiàn)朝南房間的冷負荷波動比較小，但朝西房間的冷負荷變化要比較明顯一些，通過比較分析之后，得到結(jié)論為朝西房間大下午之后所受到的日射是比較多的，這樣在一天之內(nèi)的日射得熱變化是比較大的，致使冷負荷波動也比較大，朝南房間所受日射波動要小些，這樣受到的冷負荷波動也就小些；當房間外窗戶的面積增大之后，一天之內(nèi)冷負荷最小值變化是不大的，但最大值的變化卻提高了很多，特別是朝西房間的冷負荷峰值增大了很多，因此，在夏季東、西向房間的冷負荷波動是比較大的，這樣在選用變頻空調(diào)的時候，就需要空氣調(diào)節(jié)器比較大的，同時，在建設(shè)住宅的時候要充分考慮到降低房間的日射得熱量，并且減少外墻窗戶的開窗率和進行外遮陽的防護，從而保持室內(nèi)的溫度。

3家用變頻空調(diào)節(jié)能分析

當空調(diào)進行制冷時，會對變頻空調(diào)起到影響的主要有以下四方面因素，一是家用變頻空調(diào)實際的運行情況，不論空調(diào)壓縮機是按照何種速度在運行的，對家用變頻空調(diào)制冷系數(shù)COP會起決定作用的為空調(diào)的實際運行情況，而它的運行工況又是由制冷劑冷凝溫度、冷凝器出口的過冷器、蒸發(fā)溫度及蒸發(fā)器出口的過熱度四個參數(shù)決定的，而起主要作用的為蒸發(fā)溫度及制冷劑里的冷凝溫度。通常在理想的情況下，在不同溫度熱源間可逆制冷劑制冷系數(shù)的公式為：COP=1/Th/（T1-1），其中，T1為低溫熱源的溫度（K），Th為高溫熱源的溫度（K），這個式子說明，在恒溫熱源之間進行工作的可逆制冷機的制冷系數(shù)僅和熱源的溫度相關(guān)，當制冷系數(shù)大小和兩熱源溫度間的接近程度是有關(guān)的，當越接近時，其制冷系數(shù)COP就越大，這樣在實際制冷機中，其制冷系數(shù)是與熱源溫度變化趨勢和可逆機相同的。而且在變頻空調(diào)工況附近，當蒸發(fā)溫度上升1℃或者冷凝溫度下降1℃的時候，可逆制冷機制冷系數(shù)就會增加2%～2.5%，由于電機效率、功率及熱力完善度等情況，空調(diào)能效僅會增加1%～1.5%之間，這就使得變頻空調(diào)比普通空調(diào)在理論上要節(jié)省能量為10%～15%左右。二是變頻壓縮機的電機效率影響，在空調(diào)器中，壓縮機電機的能量消耗是很大的，它的額定功率能夠占到空調(diào)總功率的90%，電機效率僅和電機功率大小有密切關(guān)系，而電流熱損失并不會隨著電機功率成比例上升，因此，大功率電機要比小供電機功率效率要高些，而同等功率單相交流要比三相交流電機的效率要低些，同時，現(xiàn)在的變頻空調(diào)所使用的是三相交流變頻電機，其電機效率要高些，并且比普通空調(diào)要節(jié)能10%左右。三是空調(diào)壓縮機起停的次數(shù)也會有影響，與普通空調(diào)相比，變頻空調(diào)還有個優(yōu)勢，就是壓縮機起停的次數(shù)減少了，空調(diào)壓縮機的電流在啟動階段是很大的，要比正常工作電流大2倍以上，如果經(jīng)常啟停壓縮機，會對壓縮機的繞組產(chǎn)生損害，減少壓縮機使用的壽命，而變頻空調(diào)能夠延長壓縮機的壽命。四是還會受到變頻器能耗影響，在普通空調(diào)中是沒有變頻器的，在變頻空調(diào)中，多出來的變頻器自身是有一定功率消耗的，在1kVA的空調(diào)變頻器中，發(fā)熱所損耗功率大體為40～50W，要占到空調(diào)總輸入功率的3%～5%，盡管這個數(shù)值不大，但對變頻空調(diào)的節(jié)能效果會產(chǎn)生一些影響，總體上來說，變頻空調(diào)要比定頻空調(diào)的耗能量要小得多。家用變頻空調(diào)的價格通常要比普通空調(diào)要貴出千元左右，而且僅有變頻空調(diào)運行時間在6h以上，環(huán)境溫度和所設(shè)置的溫度相差不是很大的時候，所運行的功率才會低于平均功率，并處于省電的狀態(tài)，當變頻空調(diào)不能達到最佳的運行狀態(tài)，也就是所設(shè)定的溫度之前，會一直處在高頻運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這時候就會很費電，因此，家用變頻空調(diào)僅有在長時間的運行之后才會省電。

4結(jié)語

與普通空調(diào)相比，變頻空調(diào)具有噪音低、制冷控制精度高、電壓要求低及節(jié)省能耗等方面優(yōu)點，但也具有持續(xù)開機、節(jié)電花費及維修壽命等方面的問題，在進行家用變頻空調(diào)選擇時，要依據(jù)自身情況及空調(diào)性能要求來選購，但總體來說，隨著人們環(huán)保意識的加強，高新科技的需求，家用變頻空調(diào)將越來越成為人們家庭生活空調(diào)方面的首選，其發(fā)展空間還是很大的。

參考文獻

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（責任編輯：趙秀娟）