變頻空調器節能分析

王平 張士友 董際鼎

（1.荊楚理工學院 湖北荊門 448000；2.六安索伊電器制造有限公司安徽六安 237000；3.武漢海爾電器股份有限公司 湖北武漢 430000）

隨著轉速可控型房間空氣調節器(下面簡稱:變頻空調器)的逐漸普及和應用，其節能效果和產品質量越來越受到人們的關注。單從銘牌標注的能效等級看，變頻空調器和房間空氣調節器(下面簡稱:定頻空調器)兩者的節能情況沒有可比性，使用者也無法判斷兩種空調器的實際節能情況。有人認為變頻空調器使用時不(或少)停機，定頻空調器使用時會經常停機，應該是停機的更節能。到底是停機節能還是不停機節能？本文通過對變頻空調器和定頻空調器的優缺點和節能計算對比分析，給出結論。

1 國家標準的相關規定

變頻空調器是根據不同的運行溫度和要求溫度改變電機運行頻率，提供與房間熱負荷相適應的冷(熱)量的一種空調器。給房間提供的冷(熱)量和轉速的大小與熱源熱焓量有關，其變化幅度較大。

定頻空調器是轉速不可控型的普通房間空氣調節器，給房間提供的冷(熱)量隨熱源熱焓量變化幅度不大，采用開機時間和停機時間平衡房間溫度。

無論哪種空調器，主要有制冷(熱)量、能效等級、噪聲三大性能指標，其中表示節能效果的能效等級(包括能效比、性能系數和季節能源消耗效率)是國家強制指標。能效比是空調器在標準制冷工況進行制冷運行時的制冷量與消耗功率之比值；性能系數是空調器在制熱工況熱泵運行時的制熱量與消耗功率之比值；季節能源消耗效率分制冷、制熱和全年。

之前，變頻空調器的節能指標與定頻空調器完全相同，2008年國家標準[1]出臺后，變頻空調器強制執行制冷季節能源消耗效率(SEER)，定頻空調器強制執行[2]能效比(EER)。標準[3]附錄E規定，變頻空調器的制冷季節能源消耗效率與定頻空調器的能效比的測試和計算方法完全不同，兩者沒有可比性。

制冷季節能源消耗效率是空調器從24℃～38℃制冷季節,按規定的時間運行時所產生制冷量總和與消耗電量總和之比,能效比是在35℃額定工況下，空調運行時的制冷量與消耗功率之比。

為了具有可比性，下面我們將變頻空調器和定頻空調器都采用35℃額定工況測試其制冷量與消耗功率之比的能效比，以及兩者都按標準[1]和標準[3]規定的工況進行測試和計算季節能效比。

2 空調器季節能效比的測試計算

我們以市場產品3級能效的KFRd-35GW型定頻空調器和KFRd-35GW/Bp型變頻空調器，按標準[1]的運行要求測試及按標準[3]規定進行計算兩者的季節能效比，見表1。

從表1中可以看出，定頻空調器在35℃時的能效比為3.426W/W，整個制冷季節能效比的波動范圍在3.20W/W～3.57W/W之間，制冷季節能效比為3.47W/W；變頻空調器在35℃時的能效比為3.11W/W，制冷季節能效比的波動范圍2.87W/W～5.30W/W之間，制冷季節能效比為3.92W/W。

圖1 變頻空調器與定頻空調器能效比曲線

35℃工況時，定頻空調器制冷季節能效比高于變頻空調器10.3%；24℃～38℃整個季節工況，定頻空調器制冷季節能效比低于變頻空調器11.5%。從圖1分布曲線看，定頻空調器波動小，波動值只有11.6%，變頻空調器波動值達84.7%；低于34℃溫度時，使用變頻空調器能效比較高，高于34℃溫度則使用定頻空調器能效比較高。

從表2中可以看出，32℃～38℃環境溫度使用變頻空調的季節能效比為3.45W/W，定頻空調器的季節能效比為3.44W/W，兩者基本相等。從實際調查情況看，75%以上家庭使用空調器的溫度大部分都在32℃以上，在24℃到32℃溫度之間時，絕大部分家庭都是使用電扇降溫，不到25%的家庭在27℃以上溫度時會使用空調器；賓館、辦公室等在27℃以上溫度才允許使用空調器制冷。

表1 KFRd-35GW型定頻空調器與KFRd-35GW/BP型變頻空調器測試計算值

表2 KFRd-35GW型與KFRd-35GW/BP型空調器32℃以上環境溫度使用時的測試計算值

表3 相同容量定頻空調器與變頻空調器優缺點對比

3 定頻空調器與變頻空調器優缺點

由于變頻空調器生產廠家對變頻技術掌握程度的不一致，節能的變頻空調器和不節能的假變頻空調器都在市場上流通。加上國家標準中對定頻空調器和變頻空調器節能參數的定義無可比性，增加了人們選擇的疑惑。2008年國家明確規定了變頻空調器的能效等級，對變頻空調器的發展起到重要作用，變頻技術逐漸成熟，變頻空調器的成本也逐漸得到控制，從2010年以后，變頻空調器大有獨占市場的趨勢。

變頻空調器發展到現在，對其節能問題及產品可靠性仍有爭議。變頻空調器的低溫運行高能效、高溫運行能力強、制熱能力強、溫度控制精度高等優點已是不爭的事實，也是變頻空調能夠逐漸發展的重要因素；從表1中可以看出，按標準[1]要求的運行溫度(從24℃到38℃)和運行時間(1136小時)，變頻空調器比定頻空調器多產制冷量3394.2W，少用電71度，節電11.3%。

從國家節能政策要求看，要求27℃以下環境溫度不允許開空調降溫，從實際應用看，環境溫度32℃以下采用電風扇已能解決降溫問題。從表2中可以看出，在32℃至38℃空調器的制冷運行時間為365小時，從24℃到31℃的771小時，多數家庭采用電風扇降溫。

3.1 定頻空調器的優缺點

1)價格低。32℃以下溫度采用電風扇降溫，32℃以上才用空調降溫。比常年采用變頻空調降溫省電40%，適用于較低收入家庭。

2)停機率高，控制溫度精度低，使用時溫差較大，有時冷時熱的現象。適合對溫度不太敏感的人群。

3)適應室內有較大熱源的場所，如餐廳、機房等，類似高溫下使用空調器，比變頻空調器節能。

4)適用于維修不方便的場所。如鄉村、少空調維修站的偏遠地區。

3.2 變頻空調器的優缺點

1)適用于需要全天候使用空調制冷和制熱場合、室內無較大熱源場所，如賓館、高收入家庭等。低收入家庭32℃溫度下也需要使用空調器時，選擇變頻空調器更節能，減少使用費用。

2)制冷制熱效果快，空調運行時停機少(不是不停機)，溫度變化小，適用于對溫度敏感的人群。

3)需要經常護理，且維修率高，適用于有專人管理的場所。如賓館、辦公樓。

變頻空調器發展至今還有難以克服的問題，與定頻空調器相比，高溫運行不節能、返修率高、成本高、高頻運行噪聲大等問題至今沒有根本解決。查網絡上銷售的產品市場價格，KFR-35GW/Bp2DNY-H(3)型變頻空調器售價3685元，KFR-35GW/DY-WE1定頻空調器售價3080元，價格差605元，變頻比定頻貴20%。對于空調器的返修率數據無法實際統計，在各廠家均屬絕密文件。空調器的返修率主要是電器件的返修率最高，變頻空調器所用的電器元件遠多于定頻空調器，先天決定了變頻空調器的返修率會遠高于定頻空調器。在目前階段，變頻空調器和定頻空調器各有特點，表3對定頻空調器和變頻空調器的優缺點進行了對比，不同的使用人群和場合，可以對照選用合適的空調器。

在使用上變頻空調器具有定頻空調無法達到的優勢。如制冷制熱效果快，利用其高頻運行優勢，快速降低或提升室內溫度，使之迅速達到設定溫度；定頻空調器沒有這個功能，有的定頻空調器設計了“超負荷”運行功能，也只是將風機轉速提高到極限后增加部分制冷量，與變頻空調器將壓縮機頻率提到最高，同時將風機轉速也提到最高無法相比。另外變頻空調器使用電壓可以用電控調整，實現低電壓運行，目前市場上有的變頻空調器最低實際使用電壓可低到130V還能正常使用，這對于當前農村電壓偏低具有十分重要的意義。

4 結論

1)變頻空調器在控制房間溫度精度、低溫運行節能、適用電壓范圍廣和冷熱效果快等方面具有定頻空調器無法逾越的使用優勢。

2)變頻空調器在高頻節能和寬頻運行方面還有待進一步提高和突破。

3)控制系統復雜、設計和制造成本高、故障率高等問題是變頻空調器有待研究和解決的問題。

4)定頻空調器成本低、故障率低、穩定性好等優勢，而這些正是變頻空調器的短板，因此定頻空調器仍具有一定的市場份額。

5)節能方面，變頻空調器和定頻空調器目前各有長處，從低碳國策和實用性講，目前定頻空調器還具有一定優勢，但從長遠發展看，變頻空調器將會超越定頻空調器。

[1] GB 21455-2008,轉速可控型房間空氣調節器能效限定值及能源效率等級[S].北京：中國標準出版社，2008.

[2] GB 12021.3-2010,房間空氣調節器能效限定值及能效等級 [S].北京：中國標準出版社，2010.

[3] GB/T 7725-2004,房間空氣調節器[S].北京：中國標準出版社，2004.

[4] 汪秀清.論房間空調器的技術指標[J].制冷與空調(四川)，2011，25(1)：40-43.

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