根據上述結果可知,對于最小頻率/min與最大頻率/max固定,且設計工況點相同的變頻空調器而言,額定頻率/自設計得過高,在實際使用中,空調器雖然在小負荷條件下室 溫控制精度較高,但因大部分時間工作在中、高頻區域,不僅不能充分利用低頻區域的高能 效比特性,使SEER降低,而且其高頻快速調溫性能也受到限制;如果額定頻率/設計得 過低,雖換熱器的材料有所減少,但其在整個頻帶的性能指標均降低,空調器將長時間工作在中、低頻區域,由于壓縮機有最低頻率的限制,故使啟停損失增加;另一方面,雖然壓縮機 頻率在高頻區仍有較大變化空間,但換熱器容量過小,又限制了高頻區域的有效利用,致使 空調器的快速調溫特性以及能效受到損失,而且浪費了壓縮機頻率資源。
(2)額定制冷量相同,設計工況點tc/te與額定頻率f,ate不同
以上述額定工況點為45 °C/8 °C,額定頻率/_分別為65、80和98 Hz設計的三種空調器為例進行說明。如果將此三種空調器均標定為相同額定制冷量(Qe,rate = 3 900 W),則此時空調器2的額定工況點轉化為D點(/_=68 Uz9tc/te = i0 °C/12 °C, EEi^rate = 4. 92 W/W);空調器 3 的額定工況點則為 £:點(/:ate = 96 Hz“c”e = 50 °C/3. 5 °C, EERrate = 3.3 W/W)
使上述三臺變頻空調器工作在夏季設計負荷為3900W,且室內、外工況完全相同的房間時,其節能與舒適性調節效果有很大差別:對于空調器2而言,其運行能效比高,快速啟 動性能優越,但由于長時間工作在中、低頻區域?且受壓縮機最低頻率限制,空調器啟/停損失增加,室內溫度控制精度下降?且由于冷凝器與蒸發器容量增大,低頻運行時蒸發溫度升 高,除濕性能顯著降低??照{器3雖然在低負荷運行時調節精度較高,但因長期運行在中、 高頻區域,能效比降低,且受最高頻率和冷凝器、蒸發器容量限制,快速啟動性能差。相對而言,按合理額定頻率和設計工況點匹配的空調器1,更能體現變頻空調器固有的優點,既有利于節能,又能保障室內環境的舒適性。
月度歸檔:六月 2012
防爆空調世界能效標識的進展及影響
能源效率標識(簡稱能效標識),是用來表示防爆空調能源消耗量、能源效率等能淳利用 性能指標的一種證明性的標記,用來為消費者(包括企業、政府和個人)的購買決策提突必要的信息,引導和幫助消費者選擇能效更高的產品;同時也影響防爆空調制造商、銷售商的產品設計和市場營銷策略,以促進、拉動產品能效的提高和節能技術的進步。
防爆空調能效標識只表明產品的能效水平的高低,并不反映產品質量好壞;適用于產品能效水平高低相差較大的產品,相差不大的產品則不適用。
能效標識可以強制實施,也可自愿實施,從世界上已實施此項制度的國家和迪區來看, 絕大多數國家采用強制方式,由政府節能主管部門組織實施。
盡管國際上對標識項目的實際結果進行的研究還很少,但通過目前對各國能效標識項目所作的統計已清楚表明能效標識對用能設備市場產生了普遍而深遠的影響。防爆空調能效標識的實施有效地加強了消費者、零售商、制造商對用能產品和設備的節能性能的了解:它在不影響家電和設備正常功能的情況下,降低了產品能耗,為制造商制定了能效目標,創造了良好的競爭環境來進一步提高能源效率;也使用戶更容易對眾多產品型號的能效做出比較和購買決策,提高高能效產品在市場上的占有率,從而推動市場的轉型。能效標識項目與其他能效項目的共同作用,不僅提高了產品和設備的能效,而且有效減少了碳排放量,在獲得經濟效益的同時,也獲得了社會和環境效益。實施能效標識制度以其投入少、見效快、影響大、節能和環保效果顯著等優點,防爆空調得到了許多國家政府的認可?,F已有38個國家和地區建立并有效地實施了能效標識制度。
在我國實施空調能效標準的必要性及最近推出的節能補貼政策
在我國實施能效標準的必要性
制定和實施強制性能源效率標準已成為我國提高能效、節約能源和保護環境的重要手段和措施,受到了各級主管部門的重視和支持。同時,由于市場競爭的加劇,開發和生產節 能型產品,是生產企業擴大市場、增強產品競爭力的有效途徑,能效標準成為引導市場、規范 市場、促進節能產品市場化的主要工具。
在我國工業更加深入地實施能效標準,是經濟發展的需要,也是市場經濟下節能工作的 必然選擇。其積極作用主要表現在以下幾個方面:
(1)緩解國家能源供需矛盾,保證經濟持續發展
通過強制性能效標準的實施,根據我國國情,有計劃、有步驟地提高產品能效,對緩解我 國能源需求的緊張有很大作用。從經濟性的角度看:一方面,緩解了發電能力和相關基本建 設的壓力,節約了大量基建投資;另一方面,也產生了巨大的經濟效益。以電冰箱為例,每年 全國節電量價值約達20多億元。
(2)是政府調控市場的新措施
隨著我國市場經濟的逐步完善,政府對經濟的管理方式也發生了變化,由直接管理(即A直接對工業生產進行規定),向間接管理、支持公平的市場競爭、保護消費者的方向轉變,由 過程管理向末端管理轉變。能效標準的實施,能夠引導市場,起到鼓勵先進、淘汰落后的 作用。
(3)有利于建立公平的市場競爭機制,促進企業的節能技術進步能效標準的實施,為企業制定了節能目標,將會正確引導企業制定合理的發展規劃,力口 強管理,采用先進技術,逐步改變我國的落后局面,提高能效,達到節能、環保的要求,增強我 國家用電器產品在國內外市場上的競爭力,早日與國際水平接軌。
確定能效指標的原則
(1)能效等級指標應是中長期節能目標的階段性目標
根據國家政策中的節能目標值和實現這些目標的日期,分解成階段性目標和實現日期, 應保證標準修訂前后,市場的平均能效水平提高幅度大于國家節能目標要求:
(2)建立并保持有效的市場能效分布結構
能效標識將為消費者提供能效指標的鑒別機制,是消費者選擇產品的重要依據。第一 階段:能效標識實施初期,要結合我國的文化背景和消費者的心理傾向。各等級的產品應該 分布均勻、齊備,尤其應有一定數量的1、2級產品供消費者選擇,供消費者從節能、購買費用、使用費用的降低、環保作用等多側面考慮。第二階段:步入成熟階段.適當提高能效指標,成本增加產生的障礙通過結合國家或地方的金融激勵政策來彌補。
防爆空調能效等級由來
隨著我國市場經濟體制的逐步完善,政府轉變職能,對節能的管理方式將由過去對企業的直接管理向引導性的間接管理、創造公平的市場環境以及保護消費者利益的方向轉變,即由對企業的生產過程管理向終端用能產品管理轉變。實施能源效率標準和標識,是市場經濟條件下政府加強節能管理、推動用能產品技術進步、規范用能產品市場的一項重要措施,是用新的發展觀來指導節能工作的具體體現。
能效標準和標識是當前我國重要的節能管理工具。一方面能效標準確定了市場的準人門檻,另一方面,能效標識制度提供了統一的能效評價體系,為建立公開、公正、公平的市場環境,為消費者購買高效產品的熱情創造了市場需求,刺激制造商減少低效產品的生產,并在技術可行、經濟合理的前提下,開發新的、更高效的技術和產品,促進節能產品市場的良性競爭,使產品的能效水平得以持續提高。引導市場向高效率、高技術、高附加值方向轉移,加快行業的技術進步和產業升級,增強企業在國際市場的競爭力,逐步學習、開發、掌握核心技術,有利于家用電器行業的技術進步和產業升級;有利于我國的環保工作,從源頭抓起,有效減少污染的根源。?
能效標準是促進能源效率提高的重要手段。政府不再強制規定廠商應該如何達到標準,而是利用標準進行宏觀管理。通過實施能效標準,可以不斷提高家用電器的能源利用率,用較少的能源來維持或提高現有的生活水平,同時有利于保護環境和保障國家能源供需的平衡。
能效標準是節能產品認證制度、能效標識制度、政府采購、法律法規等能源政策手段實施的依據。制定能效標準具有生產公共產品的性質,它具有非排它性,私人是不愿意投資制定能效標準的,所以制定能效標準是政府的事情。
能效標準是一種節能政策工具,可以用來幫助政府實現節能目標,加速節能技術向市場的轉化。標準的實施將從市場中去除成本效益差、高能耗的產品,同時鼓勵發展成本效益好、能效水平高的技術和產品。
在市場經濟國家,普遍實行的能效標準主要有家用電器、用能設備、小型汽車和建筑物等的能效標準。
變頻技術在空調器中的應用展望
變頻空調器的核心是變頻壓縮機,變頻壓縮機的核心是變頻電動機,在變頻電源下運行的電動機簡稱變頻電動機。變頻電動機為三相電動機,它克服了單相異步電動機的一些不足。單相異步電動機的旋轉磁場是橢圓形的,對稱性不如三相電動機,且起動性能差、電磁噪聲大,體積也比三相電動機大。實際上,變頻電源已很難驅動單相電動機運行,因為當頻率發生變化時,單相電動機的電容(稱為移相電容)值不可能發生相應的變化,使電動機有效運行。
壓縮機驅動電動機采用的交流異步電動機的轉速與旋轉磁場同步轉速存在一個轉差,同步轉速變化時,轉差也有變化,這對精確控制壓縮機的轉速不利。然而異步電動機結構簡單和價格低廉,是目前市場上大部分變頻空調器所采用的,這種空調器稱為交流變頻空調器。
變頻技術發展至今雖然只有短短20多年歷史,但變頻技術在空調器中的應用使得空調器在控制方面如虎添翼。1978在松下電器技術展上,變頻空調器的雛形首次亮相。1981年東芝在世界上首次成功地將變頻器應用于熱泵空調中。從此,揭開了空調發展的新紀元。
目前在家用空調中應用廣泛且技術比較成熟的是交流異步電動機調速形式。采用脈寬調制PWM(Pulse Width Modulation)技術的交流電動機調速系統,在性能上已經接近直流調速系統,在產品價格和穩定性方面,交流電動機具有明顯的優勢,因而交流電動機調速系統仍然是當今變頻壓縮機驅動電動機的主流。而交流變頻調速技術的核心是PWM控制技術。PWM控制技術的發展經歷了一個不斷創新不斷完善的過程。目前得到應用的方案不下十種,且仍有新的方案不斷被提出。
在日本和美國等發達國家,變頻技術應用于空調系統的研究已經有很長時間,技術應用水平相對比較成熟。特別是近年來,隨著各種性能優良的新型電力半導體器件如IGBT(In-sulate Gate Bipolar Transistor)、有驅動電路和各種保護電路的智能型功率模塊IPM(Intel-ligent Power Module)的推廣應用和變頻空調專用CPU超大規模集成電路的問世,以及建立在電機統一理論的人工智能模糊變頻控制算法等控制方案的出現,使變頻技術應用于家 用空調得到極大的發展。尤其在日本,由于其國內資源比較缺乏,大部分能源需要進口,從而對于節能和有效利用能源提出了很高的要求,大大刺激了變頻技術的發展,最大程度地利 用了變頻的節能效用。由于其起步早、發展快,從元件生產到技術基礎都比較完善,具有較高的水平。
在我國,1996年開始日本夏普、東芝、松下、日立等公司相繼在中國市場推出變頻空調器,引發了更高技術的競爭,國內對變頻空調器消費的要求也越來越高,國內房間空調業面臨嚴峻的考驗。于是國內眾多廠家為在空調市場上搶占先機紛紛開發自己的變頻產品。2007年7 000多萬臺的空調器總產量中變頻空調器占了5%左右的份額,一些大的空調器廠商都有自己的家用變頻空調器產品。
國內對于變頻控制器的自主設計開發是近幾年才開始的,然而從設計變頻器到設計變 頻控制器還有一定距離,因為變頻調速技術只是變頻控制器的一個方面,只能解決頻率變化 的問題,而頻率、風速等主要參數如何控制,如何與主機最佳匹配以最大限度提高空調器性能都是變頻空調控制器需要解決的主要問題。
目前,國家高度重視節能工作,變頻調速節能技術已列入重點組織實施的資源節約綜合 利用技術改造示范工程之一。在“十一五”期間及今后的發展中,我國的變頻器技術及變頻器行業一定會有長足的進步。
防爆空調系統的介紹
整個系統分為室內與室外兩部分。室內部分以室內控制單元為中心,由遙控器、傳感器、風扇電機等組成,溫度和濕度數據及運行模式等信號通過傳輸線輸出給室外部分。室外部分以系統控制環節為中心,內有整流器、電流傳感器、變頻器、風扇電機等。
室溫傳感器裝在室內部分??刂撇糠指鶕鞲衅鬏斔偷挠嘘P信號進行變頻器輸出頻率的控制,若室內調節溫差大,則使輸出頻率增加,反之則降低。這種調節是自動的,而且能迅速地進行。
所有防爆空調器都要有完善的電氣控制系統,它包括開、??刂?,功能選擇控制,安全保護控制?自動恒溫調節控制等。防爆空調器的所有動作都由電控系統來指揮。
我國生產的防爆空調器的電氣控制系統大都采用了集成電路元件,主要由微電腦來控制各 功能的選擇和操作,如自動恒溫操作控制、間歇開停除濕控制、經濟制冷控制、遙控功能控、熱泵自動融霜功能控制,以及其他的自動控制等。
防爆空調器的控制主要為溫度控制與風量控制,在應用變頻器以前,溫度控制一般是通過控制壓縮機的運行時間來控制空調的制冷溫度,通過控制風機的轉速快慢來控制風量。因此,應用變頻器來控制壓縮機電機以及風機的轉速,就可以很快地調整防爆空調的制冷溫度及風量。 應用變頻器調速可以方便地調節室內溫度,克服了應用時間繼電器調速帶來的被控溫度不準、壓縮機噪聲大、耗能大以及設備使用壽命短等缺點。變頻空調使溫度控制精度提高、壓縮機噪聲減小、節能以及延長設備使用壽命等優點。所以,防爆變頻空調一問世,便得到廣泛的 應用,成為新型節能電器產品。
變頻技術在防爆空調系統中的應用
防爆空調系統中采用變頻調速是近年來發展起來的新興技術,變頻器在空調中的應用充分發揮了變頻器節能、省電、噪聲低、延長空調使用壽命等優點。因此,變頻空調一問世,就得到了人們的喜愛和廣泛的應用,已進入住宅、辦公室、寫字樓等多種場所??照{器采用變頻 技術已是大勢所趨,今后應用變頻器控制的空調系統及空調器將不斷發展并占有越來越多
的市場份額。
防爆空調系統基本上是由制冷、通風、電氣控制三大部分組成。這三部分互相配合,共同完 成空氣調節的任務。本節主要針對電氣控制系統進行討論。
定速空調器使用開關控制方式,用鼠籠式電機帶動壓縮機來調節溫度,這種方式存在下列缺點:?
①由于安裝空調機的房間朝向不同以及樓層的不同,進行一年中最大負載的估算較難進行,因此防爆空調機的選用就可能不太合適。若空調功率選小了,則調節效果不佳,選大了,會造成成本的浪費。
②壓縮機電機的啟動電流大,因此電源容量的選定要比連續運行時需要的電源容量大。
③用開關方式控制空調機,溫度變化會出現明顯的波動,即室內溫度和濕度會發生波動,有不舒適感。?
④因為壓縮機轉速恒定,冷暖調節能力不能與外界環境溫度的變化同步,導致調節效果下降。
變頻器的選擇
選用變頻器要充分了解所用變頻調速的目的是什么,變頻調速系統應在何種場合使用以及負載特性的具體情況,并從輸出電壓、輸出頻率、容量、保護條件、u//(電壓/頻率)輸出模式、電網到逆變器的切換、瞬停再啟動等諸方面因素進行綜合考慮,進而選擇出符合要求的變頻器。
(1)輸出電壓?.
變頻器輸出電壓可按電機額定電壓選定。對于高壓電機,如3 kV級的高壓電機選配變頻器時,可選用變壓器進行電壓匹配。
(2)輸出頻率
變頻器的最高輸出頻率根據機種的不同有不同的值,最高頻率有50、60、120、200Hz等甚至更高。變頻范圍在0?50 Hz的變頻器,一般調速范圍在額定轉速之間,大容量通用變頻器均屬于此類。最高輸出頻率超過50 Hz以上的變頻器由于輸出電壓不變并為恒功率特性,要注意在高速區轉矩的減小。
進行頻率選擇時,可根據變頻器的使用目的所確定最高輸出頻率來選擇變頻器。
交、直流變頻的性能對比
??????? 變頻空調就是壓縮機運行頻率可以調節的防爆空調器,運行頻率高時,運轉速度快,制冷、制熱量大;運行頻率低時,運轉速度慢,制冷、制熱量小。變頻空調分為直流變頻空調和交流變頻空調兩種,其中交流變頻空調的壓縮機電機和風機電機均采用交流電機。直流變頻空調又分為1D和3D兩種,1D直流變頻空調僅壓縮機采用直流無刷電機,風扇采用交流電機,而3D直流變頻空調的壓縮機電機與風機電機均采用直流電機,目前大部分廠家所宣傳的全直流變頻空調即為3D直流變頻空調。
?????? ?在交流變頻控制中,輸出頻率和電動機負荷、電壓過高或過低都會降低效率。并且電壓高時可能產生過電流過大,太低時會有電動機停止運轉的情況。為防止其發生,有時用控制功率來調整電壓/頻率。另外交流變頻控制中,電動機轉速與控制頻率不同步,電動機實際轉速要稍低。?
??????? ?交流變頻異步電動機和直流無刷電動機均是靠電動機內部形成的磁力和線圈中的電流間作用產生的磁力運轉的,線圈中的電流在兩者中都是從外部流人,但內部磁通的形成方式都不同。交流變頻異步電動機的內部磁通也是由外部進人的電流形成的,這就必須有進人線圈與形成磁通的兩部分電流,而電流流動必定會因電阻等產生損耗,這就是效率低的原因。直流無刷電動機是由永久磁鐵生成內部磁通的,因此不需要外部能量供給,不會產生這一部分的損耗,因此效率高。
籠統地講,交流變頻空調器與直流變頻空調器中采用的壓縮機電機原理上都是定子產生一個不斷旋轉的圓形旋轉磁場,利用定、轉子磁場間電磁力相互作用產生的轉矩不斷推動轉子轉動。由于直流變頻中采用了無刷直流電動機,其轉子為永久磁鐵,不需要感應電流產生磁場,減少了損耗,因此效率較高。一般情況下較交流變頻省電約12%,如果轉子的磁體排列更科學,磁力線集中度更高,再加上采用含稀土欽的磁體,則可較交流變頻省電高達18%~20%。
?????? ?另外,因為直流變頻可以隨外界負荷的大小調節轉速,在原理上比負荷變化時壓縮機開停的交流變頻要節能。因此,綜上所述,直流變頻要比交流變頻省電。