直流無刷電機風機盤管技術經(jīng)濟分析

張海松 黃 森

（奧雅納工程咨詢（上海）有限公司深圳分公司，廣東 廣州510610）

0 引言

暖通空調(diào)是建筑樓宇的重要設施，而風機盤管又是暖通空調(diào)中應用最廣泛的末端設備。傳統(tǒng)交流電機驅(qū)動的風機盤管技術成熟，但仍有需要優(yōu)化的地方，如傳統(tǒng)交流電機驅(qū)動方式能耗高，且會直接影響空調(diào)環(huán)境的溫濕度控制效果等。采用直流無刷電機技術能有效改善上述問題。相對于傳統(tǒng)交流電機而言，直流無刷電機采用電子換向方式代替了傳統(tǒng)機械換向方式，從而有效避免了機械換向產(chǎn)生的電磁干擾及噪音，使室內(nèi)環(huán)境更安靜舒適，同時也降低了能耗。在風機盤管系統(tǒng)中，直流無刷電機逐步取代傳統(tǒng)交流電機是發(fā)展的必然趨勢。

1 技術對比

直流無刷電機不使用機械的電刷裝置，而是采用方波自控式永磁同步電機，以霍爾傳感器取代碳刷換向器，以釹鐵硼作為轉子的永磁材料，性能上較傳統(tǒng)的交流電機有很大優(yōu)勢，是當今最理想的調(diào)速電機。下面通過廠家提供的相關產(chǎn)品數(shù)據(jù)對二者在噪聲、平均功耗、舒適性等方面進行比較分析。

1.1 噪聲

以某空調(diào)3排管標準型中檔風速為例，噪聲對比結果如表1所示。

表1 噪聲對比表

分析表1可得，直流無刷電機風機盤管的噪聲較普通風機盤管降低1～2.5dB（A），降噪百分率在1.12%～5.38%之間。得以降噪的主要原因為：（1）無電磁噪聲。直流無刷電機采用電子換向代替機械換向，從而避免了機械換向過程中產(chǎn)生的電磁干擾及電磁噪聲，運行安靜。（2）最低轉速運行。風機轉速越高，噪聲越大。傳統(tǒng)風機盤管只能進行3檔調(diào)速，無法按實際需求運行，直流無刷電機風機盤管可通過無極調(diào)速，實現(xiàn)機組最低轉速運行。

1.2 平均功耗

對于風機盤管來說，平均功耗才能更準確地反映實際的用電量。風機盤管絕大部分時間是在部分負荷下運行：75%～100%負荷運行時間占空調(diào)全年供冷時間約10%；50%～75%負荷運行時間占空調(diào)全年供冷時間約50%；50%以下負荷運行時間占空調(diào)全年供冷時間約40%。故：

平均功耗＝高檔風量功耗×10%＋中檔風量功耗×50%＋低檔風量功耗×40%

以某空調(diào)3排管標準型為例，功耗對比結果如表2所示。

表2 功耗對比表 單位：W

計算后可得直流無刷電機風機盤管平均功耗較普通風機盤管降低46.8%。前人曾對不同廠家的直流與交流電機風機盤管做過實際性能測試，有如表3所示數(shù)據(jù)。

表3 風機盤管風量與功率實測數(shù)據(jù)表

實際上節(jié)能率從24.33%～48.8%不等，與理論計算值接近。

1.3 舒適性

采用傳統(tǒng)交流電機風機盤管的空調(diào)室內(nèi)溫度偏差達±2℃，出風只能3檔調(diào)速，容易造成忽冷忽熱，環(huán)境溫度波動頻繁，使人體感覺不舒服。采用直流無刷電機風機盤管的空調(diào)可使室內(nèi)溫度精度達到±0.5℃，風量以1r／min進行調(diào)節(jié)，擺脫了傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)忽冷忽熱的送風困境，人體感更舒適。

2 經(jīng)濟性對比

某一廠家2種不同類型風機盤管成本對比如表4所示。

表4 成本對比表

筆者以一棟26層高的寫字樓項目為例進行經(jīng)濟性對比（表5）。

表5 經(jīng)濟性對比表

該項目總冷量估算約為6080kW，約需660臺HFCF10當量的風量盤管（每臺3排管HFCF10的制冷量為9.2kW），按每天工作8h、一年開啟空調(diào)264天計算，能夠節(jié)省電量：

660×8×264×（73－38.8）／1000＝4.77×104kW·h

每年省下來的電費則為：

4.77×104×0.98＝4.67萬元

靜態(tài)回收期為：

（209.9－129.4）／4.67＝17.2年

每年為社會減排二氧化碳51t（按生產(chǎn)1kW·h電需產(chǎn)生1.066kg二氧化碳計算）。

3 風機盤管發(fā)展現(xiàn)狀與制約因素

我國早在2003年就發(fā)布并開始執(zhí)行GB／T19232—2003《風機盤管機組》標準。隨著中央空調(diào)市場需求的快速增長，風機盤管技術和產(chǎn)品也不斷推陳出新，呈現(xiàn)出百花齊放的局面。從近2年整體態(tài)勢來看，末端產(chǎn)品（包含風機盤管）的銷售總量占全國中央空調(diào)市場總量的20%左右，高端市場與中低端市場的銷售份額大致為35%和65%。直流無刷電機風機盤管占高端市場的份額約為30%。我國風機盤管行業(yè)發(fā)展相對成熟，其屬于中央空調(diào)的末端設備，用量比較大，雖然產(chǎn)品質(zhì)量和特性會直接影響最終使用效果，但很多企業(yè)受資金限制只能從小廠選購價格低廉的傳統(tǒng)電機風機盤管。

4 結語

由上述技術分析可知，直流無刷電機風機盤管具有節(jié)能效果顯著，空調(diào)房間溫度控制穩(wěn)定、舒適，有利于自動獨立調(diào)節(jié)，運轉安全可靠等功效。由上述經(jīng)濟性分析可知，雖然直流無刷電機在初投資成本上仍較普通風機盤管高，然而通過對日后運行成本的計算，直流無刷電機仍然值得推廣使用。國家應該進一步從節(jié)能減排出發(fā)多鼓勵空調(diào)廠家生產(chǎn)節(jié)能型風機盤管，支持和引導設計人員向此方向改進設計，在政府建設項目中帶頭采用推廣新型節(jié)能產(chǎn)品，使得直流無刷電機這種節(jié)能技術有可能大面積地在民用建筑暖通系統(tǒng)中應用，為我國的節(jié)能減排事業(yè)作出貢獻。

［1］郭慶鼎，趙希梅.直流無刷電機原理與技術應用［M］.中國電力出版社，2008

［2］張軍.風機盤管機組在臺商大廈中的應用［J］.城市建設理論研究，2012（24）