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空调

空调标准:定速、变频统一是方向






能效评价指标和体系介绍

制冷理论界对于空调节能性的评价指标和体系有两个:能效比和季节能效比。
能效比:是指在额定测试工况下,空调额定能力和耗电量的比值。常见的有制冷的EER、制热的COP。
季节能效比:模拟空调实际运行的工况范围和相应的运行时间,空调在各工况和运行时间下的能力总和与耗电总和的比值。常见的有制冷季节能效比SERR、制热季节能效比HSPF、全年季节能效比APF。

日本空调能效标准发展历程

日本空调能效标准近期的主要发展历程如下:
* 1997年,在“京都会议”之后,日本决定以“领跑者”方式推进产品节能。
* 1999年4月,日本新的空调能效法颁布。其以“平均能效比”作为评价对象,要求4.0kW以下壁挂机从2003年10月开始实施,其他机种2006年之后实施。1HP能效限定值高达5.27。其标准能效指标提高巨大,使得日本企业从普通变频空调几乎全面切换到R410a直流变频空调。
* 2006年8月,日本新的空调节能法修订。其采用季节能效比“APF”作为节能评价指标,要求在2010年4月开始实施。
在日本法律法规的推动下,日本空调行业的技术革新和发展也在这期间产生了巨大的变化,主要体现在以下两个层面:
(1)产品层面,从20世纪80年代中期出现并普及的变频空调,到1994年前后大面积的普及直流变频空调,同时实现了新型环保冷媒R410a替代含氟冷媒R22。目前,日本已经成为全球最大、最成熟的R410A直流变频市场,市场容量大概稳定在800万台/每年左右。
(2)零部件层面最突出的技术进步有:
直流变频压缩机不断升级,变频驱动技术从交流变频到120°矢量控制,再到目前更为先进的180°正弦波控制;室内外电机采用直流无刷电机替代交流异步电机;换热器从翅片、铜管到外部气流场的各种强化换热技术的发展;电子膨胀阀替代毛细管节流;材料层面等其他空调制冷技术都实现了巨大飞跃。
日本近20年来在空调和能效制度方面的发展,值得我们关注和借鉴。

变频空调的原理

变频空调器是指能根据负荷大小,制冷(热)能力在一定范围内进行连续变化的空调器。在结构上其与定速空调器的区别主要是配套压缩机应是可变速的变频压缩机、能变频的控制器和能配合压缩机容量变化而改变节流性能的电子膨胀阀。变频空调工作时,变频空调的微电脑随时收集室内环境的信息与内部的设定值相比较,经运算处理向变频器、电子膨胀阀等元件输出控制信号。
在压缩机工作过程中,微电脑系统控制变频压缩机的同时,控制电子膨胀阀的开启度,保持适当的制冷剂流量,从而直接改变蒸发器中制冷剂的流量使其状态发生改变,压缩机的转速与膨胀阀的开启度相对应,压缩机的排气量与膨胀阀的供液量相对应,使热度不至于太高,蒸发器的能力得到最大限度的发挥,从而使制冷系统实现最高效率。
变频空调按照工作原理可以分为交流变频和直流变转速(俗称:直流变频)两类。交流变频是把工频交流电转换为直流电源,并把它送到功率模块(大功率晶体管开关组合);同时模块受微电脑送来的控制信号控制,输出频率可调的交变电源(合成波形近似正弦波),使压缩机电机的转速随电源频率的变化做相应地变化,从而控制压缩机的排量,调节制冷量或制热量。直流变频同样把工频交流电转换为直流电源,并送至功率模块,模块同样受微电脑送来的控制信号控制,所不同的是模块输出受控的直流电源(无逆变环节)送至压缩机的直流无刷电机,通过改变其输入电压来达到改变压缩机转速的目的。
直流调速空调比交流变频空调更节电,是由于直流调速只经过一次电压转换,所以能源损耗比调频调速要小,而且,由于这种直流电机的转子是永磁的,又省却了三相交流异步电机的转子电流消耗。一般认为直流变频空调器效率会比交流变频空调器高10%%—15%%,但技术比较复杂成本也较高。变频技术从交流式向直流式转化是发展的趋势。
此外,变频控制技术也逐渐由PWM(脉冲宽度调制)发展为PAM(脉冲振幅调制)。采用PWM控制方式的压缩机转速受到上限转速的限制,一般不超过7000转/分钟,而采用PAM控制方式的压缩机转速可提高1.5倍左右,这样大大提高了普通制冷和低温下的制冷能力。
变频(变转速)空调器除了具有节电优势外,还有如下特点: 1.控温速度快,能迅速将房间温度调节到控温范围内;2.低温运行性能好,制暖性能明显优于传统空调器;3.控温波动小,避免了传统空调器采用的开/停运转控制方法所造成的室内温度上下波动大、感觉不舒服的缺陷;4.网电压适应性强,相比较传统空调器,有些变频空调器能在较宽电压范围内工作;5.启动电流低,故不存在启动电流对电网和对电度表的冲击,也减少了对室内其他正在使用的家用电器的脉冲干扰。



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