变频技术在空调工程 中的应用.docx

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1、一、概述随着国内建筑市场的蓬勃发展，开发商对建筑物室内空气品质和节能环保意识 的提高，人们开始从只注重建筑的外立面及使用功能，转变为更加关注采用哪种暖通 空调系统更能在满足自身要求的舒适度前提下，尽可能使暖通空调系统在合理的投资 下做到更加节能和环保。变频空调器凭借其运转速度的可调节化和各种其他优点，使 得空调变频化已经成为现在空调技术发展新趋势。二、变频空调工作原理所谓的“变频空调”是与传统的“定频空调”相比较而产生的概念。我国的电 网电压为220伏、50赫兹，在这种条件下工作的空调称之为“定频空调”。由于供电 频率不能改变，传统的定频空调的压缩机转速基本不变，依靠其不断地“开、停”压 缩机

2、来调整室内温度。而与之相比，“变频空调”变频器改变压缩机供电频率，调节 压缩机转速。依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的。供电频率高，压缩机转速 快，空调器制冷（热）量就大；而当供电频率较低时，空调器制冷（热）量就小。变 频空调的核心是它的变频器，它通过对电流的转换来实现电动机运转频率的自动调节， 把50Hz的固定电网频率调节至为30130Hz的变化频率范围，使空调完成一个新革 命。三、变频空调和普通空调的区别及优点1. 适应负荷的能力A室外温度图2变频空调制冷重与房间热负 荷随室外温度变化如图1，常规空调的制冷能力随着室外温度的上升而下降，而房间热负荷随室外 温度上升而上升，这样，在室外温

3、度较高，本需要空调向房间输出更大冷量时，常规 空调往往制冷量不足，影响舒适性；而在室外温度较低时，本需要空调向房间输出较 小冷量，常规空调往往制冷量过盛，白白浪费电力。而变频空调通过压缩机转速的变 化，可以实现制冷量随室外温度的上升而上升，下降而下降，这样就实现了制冷量与 房间热负荷的自动匹配，改善了舒适性，同时也节省了电力。LUII 室外温度153045图1常规空调制冷重与房间热负 荷随室外温度变优2. 温度调节方法图3常规空调制冷时温度调节图4变频空调制冷时温度调节以制冷状态为例，图3表示的为常规空调的温度调节方法，其中T为室内温度， Ts为设定温度，达到设定温度压机停，室内温度高于设定温

4、度1度，压缩机重新开启。 图4为变频空调的温度调节方法，室温每降低 0.5度，运转频率就降低一档，相反， 室温每升高0.5度，运转频率就升高一档，即室温越高，运转频率越大，以便空调快 速制冷，室温越接近设定温度，运转频率就越小，提供的制冷量也越小，以维持室温 在设定温度附近，温度波动小。3. 启动、运转性能图5、图6分别为常规空调、变频空调启动时转速曲线。常规空调以定频启动、定速运转。变频空调低频启动、变频运转。图5常规空调启动过程图臼变频空调启动过程4. 节能性常规空调开/关方法控制，压缩机开关频繁，耗电多。变频空调自动以低频维持 室温基本恒定，避免压缩机频繁开启，比常规定频空调省电30%左

5、右。5.低电压运转性能常规空调在电压低于180V左右时，压缩机就不能启动，而变频空调在电压很低 时，降频启动，降低启动时的负荷，最低启动电压可达150V。6. 热冷比常规空调制冷、制热压缩机转速一样，只能通过系统匹配提高热冷比，局限性 很大。变频空调制热时压缩机转速比制冷时高许多，所以热冷比可高达140%以上。（制 热时最高运转频率往往要比制冷最高运转频率高 20Hz左右）。7. 低温制热效果常规空调压缩机转速恒定，0 C以下压缩机功率很低，实际上没有什么制热效果；变频空调在低温下以高频运转，制热量是常规空调的3-4倍。8. 满负荷运转常规空调压缩机只有一种转速，不可能实现满负荷时的强劲运转；

6、变频空调在人多时、刚开机时或室内外温差较大时，可实现高频强劲运转。9. 保护功能常规空调每次发生电流等保护均需停压缩机；变频空调每当发生保护时均以适当的降频运转予以缓冲，可实现不停机保护， 不影响用户的使用。表1变频空调与常规空调的详细比较比较项目常规空调变频空调适应负荷的能力不能自动适应负荷变化自动适应负荷的变化温控精度开/关控制，温度波动范围达2C降频控制,温度波动范围1C启动性能启动电流大于额定电流软启动，启动电流很小节能性开/关控制，不省电自动以低频维持，省电30%低电压运转性能180V以下很难运转低至150V也可正常运转制冷、制热速度慢快热冷比小于120%大于140%低温制热效果0C

7、以下效果差-10C时效果仍好化霜性能差准确而快速，只需常规空调一半 时间除湿性能定时开/关控制，除湿时有冷感低频运转，只除湿不降温，健康 除湿满负荷运转无此功能自动以高频强劲运转保护功能简单全面自动控制性能简单真正模糊化、神经网络化综上，变频空调相比于传统定频空调的好处有：低电流启动、省电、恶劣气候 下能正常运行、除湿能力强、可以高效的制冷制热、控温精确，温度恒定（不像其它空调那样忽冷忽热，见图9）、噪音低、节能、寿命长等优点。泾姓时闰图9变频、定频空调温度调节情况对比四、变频空调和普通空调的分类变频空调大体可以分为：交流变频和直流变频。交流变频空调采用交流变频压缩机，二次调节电压转换，因为相

8、对于定频压缩机，没有了启动电容，故电路损耗降 低，从而达到省电的目的。直流变频空调采用直流数字变转速压缩机，只经过一次电 压转换，同直流电机类似，减小了电路中的损耗，故相对于交流变频能节省1840%的电能，从而体现出直流变频技术的优越性。直流变频压缩机属于同步控制，时刻检测压缩机转子位置，并依据压缩机转子 位置进行实时调节，控制压缩机频率。压缩机采用无刷直流电机，则变频就是直流变 频。如果采用交流电机，则变频就是交流变频。表2变频空调配件对比变频电控直流变频压缩 机电机直流变频室外风扇电机电子膨胀阀交流变频直流变频全直流变频综上，交流变频空调器：压缩机采用交流电机驱动原理，其运转是靠定子绕组

9、上通过的电流和转子绕组上的感应电流形成的磁力线的相互作用实现。可以在较大范围内通过改变电源的频率和电压来改变电机的转速，所需元器件少（见表 2），其成 本比直流变频空调要低很多。直流变频：压缩机采用直流电机驱动原理，采用直流变频压缩机，压缩机定子 产生旋转磁场与转子永磁磁场直接作用，实现压缩机运转。具有效率高（直流变频压 缩机效率比交流变频压缩机高10%30%）、噪音低等优点。五、变频空调实例1.美的F180变频空调系统原理主机部分由压缩机、蒸发器、冷凝器及冷媒（制冷剂）等组成，其工作循环过 程如下：首先低压气态冷媒被压缩机加压进入冷凝器并逐渐冷凝成高压液体。在冷凝 过程中冷媒会释放出大量热能

10、，这部分热能被冷凝器中的冷却水吸收并送到室外的冷 却塔上，最终释放到大气中去。随后冷凝器中的高压液态冷媒在流经蒸发器前的节流 降压装置时，因为压力的突变而气化，形成气液混合物进入蒸发器。冷媒在蒸发器中 不断气化，同时会吸收冷冻水中的热量使其达到较低温度。最后，蒸发器中气化后的 冷媒又变成了低压气体，重新进入了压缩机，如此循环往复变频控制器主要由直流变 换电路、滤波电路、变频电路、控制电路构成。其基本组成下图所示。图10美的F180变频控制器的基本组成2. 美的F180变频空调功能 全直流变频美的KFR-26GW/BP3DY-F(3)空调采用全直流变频技术，包括压缩机电机、室内 外风扇电机均采用

11、直流无刷电机，从性能上对产品有了个整体的提升，这使空调在使 用中更加的节能与高效。 双转子压缩机，运行稳定可靠美的KFR-26GW/BP3DY-F(3)空调采用的是双转子压缩机，确保空调核心部件高 效节能，更由于双转子压缩机具有动态平衡运行的特性，令空调运行时的稳定性有很 大提高。 10Hz*1超低频运行技术美的KFR-26GW/BP3DY-F(3)空调最低运转频率仅10Hz，房间达到设定温度后， 空调仅需极低的电量就能维持恒温状态，对室内进行控温制冷或是制热，这样就最大 限度的达到了节能省电的目的。 热干燥清洁功能美的KFR-26GW/BP3DY-F(3)空调蒸发器采用高金镀的亲水铝箔，具有

12、抗油污及 抗灰尘特性，在制冷或抽湿的模式下，快速流动的冷凝水将蒸发器上的油污、灰尘带 走；停机时，空调室内机送风7分钟将水分吹干，再制热1分钟进行干燥，最后送风 2分钟，从而实现智能清洁、智能干燥。 最低可达土 0.2 C *3精确控温美的银河F180全直流变频挂机频率调节更精确，温度控制可达0.2 C，从温度以及舒适度上都得到提高，满足小孩是或是老人对温度变化敏感的人群进行使用。3. 美的F180变频空调优点 节能：由于变频空调通过内装变频器，随时调节空调机心脏一一压缩机的运 转速度，从而做到合理使用能源； 噪音低：由于变频空调运转平衡，震动减小，噪音也随之降低； 温控精度高：它可以通过改变

13、压缩机的转速来控制空调机的制冷(热)量。其制冷(热)量有一个变化幅度，如36GW变频的制冷量变化为360 400W，制热量变 化为300 6800W，因此室内温度控制可精确到土 1C，使人体感到很舒适； 调温速度快：当室温和凋定温度相差较大时，变频空调一开机，即以最大的 功率工作，使室温迅速上升或下降到调定温度，制冷(热)效果明显； 电压要求低：变频空调对电压的适应性较强，有的变频空调甚至可150 240V电压下启动； 环境温度要求低：变频空调对环境温度的适应性准强，在的甚至可在-15。的环境温度下启动； 一拖二智能控温：它可智能地辨别房间大小并分配冷（热）量，使大小不同 的房间保持同样的温度

14、。附表3美的KFR-26GW/BP3DY-F基本性能数据表系列名称银河F180空调类型挂式空调适用面积制冷12-19制热13-17 tf室内机尺寸800x265x210mm室外机尺寸853x540x270mm室内机质量10Kg室外机质量36Kg产品功率大 1.0P冷暖类型冷暖型是否变频是压缩机双转子压缩机，运行稳定可靠室内机噪音22-36dB室外机噪音42-51dB制冷量2650(600-3400)W制冷功率855(130-1360)W制热量3700(600-4200) + 760W制热功率1100(110-1415) + 760W能效级别3循环风量630m3/h是否自动清洁是电源性能1-22

15、0-50其他性能10Hz*1超低频运行技术，恒温运行更节能130Hz*2超高频运行技术，超快超强制冷（热）最低可达0.2C*3精确控温，恒温舒适综上，美的F180变频空调实例切实展示了变频空调无与伦比的优越性和先进性， 变频空调技术无疑已经成为目前空调制冷行业的发展趋势。六、变频技术在我国应用的现状和展望目前，能源问题日益突出，世界各国对节能要求日益提高。变频技术作为在实 现运行高效省电的同时，还可实现材料节能的空调技术新方案，已经成为空调的技术 发展方向和趋势。随着，我国能效标准的进一步提高和完善，变频空调势必成为空调 市场的主流。国内企业近几年也意识到直流变频空调技术这一发展趋势，陆续在市

16、场上推出 相关产品，且市场占比也逐年增加。2005-2009冷年中国空调行业内销量走势（万套）2005年2006年2007年2008年2009年| 1=1销量 U!变频销量 T-总量同比增长 变频同比增长源坦航盾图11 20052009年中国空调行业内销售走势但是，相比于发达国家变频技术在空调工程中的应用情况，我国国内变频调速 技术产业状况表现如下：（1）变频器的整机技术落后，没有形成一定的技术和生产规模；（2）相关配套产业及行业落后；（3）产销量少，可靠性及工艺水平不高等。总之，变频调速技术作为高新技术、基础技术、和节能技术，必将掀起新一轮 的技术革新，是空调工程中的一个新的里程碑。在变频调

17、速技术方面还需要进一步突 破的工作如下：（1）应用变频调速技术来改造传统的产业，节约能源及提高产品质量，获得较 好的经济效益和社会效益；（2）大力发展变频调速技术（如缩小装置的尺寸、高速度的全数字控制等）， 缩小与国外先进水平的差距，提高自主开发能力，满足市场的需求；（3）规范我国变频调速技术方面的标准，提高产品可靠性工艺水平，实现规模 化、标准化生产。七、参考资料【1】变频空调器控制系统的技术现状与发展趋势，王沫浩，制冷学报， 2010年第2期；【2】浅析变频技术与变频空调，殷光文，暖通空调HV &AC，2009年第39卷；【3】变频调速技术的应用与发展，熊幸明，长沙大学学报，2009年;【4】 国内空调变频技术应用现状和发展；【5】变频空调应用技术；【6】 变频空调，百度百科