家用變頻空調冷負荷與節能分析

詹才意

摘要：隨著科技的不斷發展，以及人們生活質量的提高，家用空調被廣泛地應用，其中，家用變頻空調更是受到了人們的歡迎，文章就家用變頻空調冷負荷與節能進行了分析及討論。

關鍵詞：家用變頻空調；冷負荷；節能

中圖分類號：TU831文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）18

隨著社會的不斷進步，家用空調也在不斷發展著，目前國內的家用空調主要有家用變頻空調及定速空調，盡管變頻空調的價格要比定速空調要高些，可它依然受到了人們的青睞，同時，由于變頻空調的定性解釋不足，并不能讓人們完全信服其節能性，而且我國現在夏季的空調能耗問題也越來越突出，經常會出現一些不必要能源消耗問題。準確了解變頻空調冷負荷特點及節能性，對于人們進行空調選擇更

為有利，同時也能加強人們的節能意識。

1變頻空調及冷負荷概述

1.1變頻空調概述

變頻空調所指的是在普通空調基礎之上運用了變頻專用的壓縮機，并增加了變頻的控制系統，其它結構及制冷原理與普通空調是一樣的，變頻空調主機為自動無級變速，能夠依據房間情況進行自動提供所需冷熱量，如果室內的溫度達到了一定期望值，空調的主機就能夠保持這一溫度恒定運轉，并實現不停機的運轉，以保證室內環境溫度穩定。變頻空調概念是相對于定頻空調所產生的，我國電網電壓為220V、50Hz，當空調在這種條件下進行工作時，就稱為定頻空調，這種空調的供電頻率是不能改變的，其壓縮機轉速也是大體不變的，僅能依靠開亭壓縮機進行室內溫度的調節，在這種一停一開間很容造成室內溫度的忽熱忽冷，且消耗的電能比較多；而變頻空調的變頻器能夠對壓縮機的供電頻率進行改變，從而調節壓縮機的轉速，通過壓縮機轉速快慢來控制室內的溫度，當室溫波動比較的時候，電能的消耗就會小，舒適度也就大大提高了，變頻空調依據環境溫度來自動制冷、制熱及除濕運轉的方式，能夠讓室內的溫度在短時間之內達到所需溫度，且在低能耗及低轉速的狀態下進行較小溫差波動，從而快速實現了節能、快速及舒適控溫的效果，變頻器是變頻空調的核心，其變頻原理也就是當供電頻率較高時，壓縮機的轉速就快，空調的制冷量就大；當供電的頻率較低的時候，壓縮機的轉速就減慢，同時制冷量也會減小。

1.2冷負荷概述

冷負荷又可以稱為制冷負荷，是指讓室內的溫度保持在一定的水平上。并且空調設備能夠在單位時間內排除規定熱量，其熱量有時與得熱量是相等的，有時是不等的，有時候建筑物結構蓄熱能力確定了得熱量和冷負荷間的關系，其瞬時潛熱及顯熱得熱對流后構成了瞬時的冷負荷，但顯熱得熱里的輻射成風是不能構成冷負荷的，其輻射熱被室內物體吸收及儲存之后，會緩慢地散發到室內空氣中?？梢哉f，當室內的空調負荷想保持建筑物熱濕環境會在某時刻給房間供應一定冷量，就稱為冷負荷。它所包括的內容主要有室內設備、圍護結構、燈光照明、日射、新風及人員散熱等所引起的冷負荷。通過對家用變頻空調的冷負荷特點及節能性的了解，能夠對變頻空調進行完善，從而提高人們的生活質量及節約能源。

2家用變頻空調中冷負荷計算與分析

以某住宅小區的臥室為例來計算分析，房間主要分為一般位置及頂層位置兩種，高度為2.7m，面積為20m2，所運用的是冷負荷系數法進行計算的，室內的溫度一般在25℃是比較適宜的，現在選取窗戶朝西及朝南房間實行冷負荷計算，通過計算比較之后，發現朝南房間的冷負荷波動比較小，但朝西房間的冷負荷變化要比較明顯一些，通過比較分析之后，得到結論為朝西房間大下午之后所受到的日射是比較多的，這樣在一天之內的日射得熱變化是比較大的，致使冷負荷波動也比較大，朝南房間所受日射波動要小些，這樣受到的冷負荷波動也就小些；當房間外窗戶的面積增大之后，一天之內冷負荷最小值變化是不大的，但最大值的變化卻提高了很多，特別是朝西房間的冷負荷峰值增大了很多，因此，在夏季東、西向房間的冷負荷波動是比較大的，這樣在選用變頻空調的時候，就需要空氣調節器比較大的，同時，在建設住宅的時候要充分考慮到降低房間的日射得熱量，并且減少外墻窗戶的開窗率和進行外遮陽的防護，從而保持室內的溫度。

3家用變頻空調節能分析

當空調進行制冷時，會對變頻空調起到影響的主要有以下四方面因素，一是家用變頻空調實際的運行情況，不論空調壓縮機是按照何種速度在運行的，對家用變頻空調制冷系數COP會起決定作用的為空調的實際運行情況，而它的運行工況又是由制冷劑冷凝溫度、冷凝器出口的過冷器、蒸發溫度及蒸發器出口的過熱度四個參數決定的，而起主要作用的為蒸發溫度及制冷劑里的冷凝溫度。通常在理想的情況下，在不同溫度熱源間可逆制冷劑制冷系數的公式為：COP=1/Th/（T1-1），其中，T1為低溫熱源的溫度（K），Th為高溫熱源的溫度（K），這個式子說明，在恒溫熱源之間進行工作的可逆制冷機的制冷系數僅和熱源的溫度相關，當制冷系數大小和兩熱源溫度間的接近程度是有關的，當越接近時，其制冷系數COP就越大，這樣在實際制冷機中，其制冷系數是與熱源溫度變化趨勢和可逆機相同的。而且在變頻空調工況附近，當蒸發溫度上升1℃或者冷凝溫度下降1℃的時候，可逆制冷機制冷系數就會增加2%～2.5%，由于電機效率、功率及熱力完善度等情況，空調能效僅會增加1%～1.5%之間，這就使得變頻空調比普通空調在理論上要節省能量為10%～15%左右。二是變頻壓縮機的電機效率影響，在空調器中，壓縮機電機的能量消耗是很大的，它的額定功率能夠占到空調總功率的90%，電機效率僅和電機功率大小有密切關系，而電流熱損失并不會隨著電機功率成比例上升，因此，大功率電機要比小供電機功率效率要高些，而同等功率單相交流要比三相交流電機的效率要低些，同時，現在的變頻空調所使用的是三相交流變頻電機，其電機效率要高些，并且比普通空調要節能10%左右。三是空調壓縮機起停的次數也會有影響，與普通空調相比，變頻空調還有個優勢，就是壓縮機起停的次數減少了，空調壓縮機的電流在啟動階段是很大的，要比正常工作電流大2倍以上，如果經常啟停壓縮機，會對壓縮機的繞組產生損害，減少壓縮機使用的壽命，而變頻空調能夠延長壓縮機的壽命。四是還會受到變頻器能耗影響，在普通空調中是沒有變頻器的，在變頻空調中，多出來的變頻器自身是有一定功率消耗的，在1kVA的空調變頻器中，發熱所損耗功率大體為40～50W，要占到空調總輸入功率的3%～5%，盡管這個數值不大，但對變頻空調的節能效果會產生一些影響，總體上來說，變頻空調要比定頻空調的耗能量要小得多。家用變頻空調的價格通常要比普通空調要貴出千元左右，而且僅有變頻空調運行時間在6h以上，環境溫度和所設置的溫度相差不是很大的時候，所運行的功率才會低于平均功率，并處于省電的狀態，當變頻空調不能達到最佳的運行狀態，也就是所設定的溫度之前，會一直處在高頻運轉的狀態，這時候就會很費電，因此，家用變頻空調僅有在長時間的運行之后才會省電。

4結語

與普通空調相比，變頻空調具有噪音低、制冷控制精度高、電壓要求低及節省能耗等方面優點，但也具有持續開機、節電花費及維修壽命等方面的問題，在進行家用變頻空調選擇時，要依據自身情況及空調性能要求來選購，但總體來說，隨著人們環保意識的加強，高新科技的需求，家用變頻空調將越來越成為人們家庭生活空調方面的首選，其發展空間還是很大的。

參考文獻

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（責任編輯：趙秀娟）