關于電機對風機盤管機組節能影響的研究

趙成龍

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

采用水系統中央空調的建筑中，中央空調的運行能耗占總能耗的60 %以上。統計數據表明，中央空調末端設備運行能耗高于冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔的能耗，占中央空調能耗的比例高達1/3[1]，風機盤管機組作為中央空調主流末端，研究其能耗對中央空調系統節能具有深遠意義。

風機盤管機組的能耗主要是在兩方面，水力部分的能耗和電機的能耗[2]。其中降低電機能耗主要通過合理匹配機組的電機，減小對機組輸入功率的影響，因此，本文對比單體交流電機、直流電機以及搭載在風機盤管機組上測試兩者對輸入功率的影響，從而得出不同類型電機對風機風管機組節能的影響結論。

1 單體電機功耗測試

1.1 測試方法

將交流電機、直流電機分別安裝在電機性能測試臺上，電機的軸通過聯軸器與測功機相連：①針對風機盤管現有電機，先在測功機上調整轉速，調整到高中低檔的轉速，在測功機上測出電機的輸入功率和輸出功率；②第二步，對于無刷直流電機，在測功機上調整輸出功率同交流電機一致，并調整無刷直流電機的轉速同交流電機一致，然后測出電機的輸入功率。

1.2 測試結果分析

分別調檔至高、中、低（分別為560 rpm、760 rpm和930 rpm），對比相同轉速和輸出功率調節下，交流電機和直流電機的輸入功率情況，從而得出交流電機和直流電機的節能率（交流電機和直流電機的相同轉速下，節能率=（交流電機輸入功率-直流電機輸入功率）/交流電機輸入功率，試驗結果見表1和圖1。

圖1 單體電機性能對比圖

表1 單體電機性能數據

1）在相同低檔轉速和相同輸出功率條件下，同比交流電機，直流電機輸入功率降低44.7 W，節能率達79.5 %。

2）在相同中檔轉速和相同輸出功率條件下，同比交流電機，直流電機輸入功率降低42 W，節能率達63.2 %。

3）在相同高檔轉速和相同輸出功率條件下，同比交流電機，直流電機輸入功率降低38.6 W，節能率達49 %。

2 風機盤管性能測試

2.1 測試方法及工況

風機盤管機組按照GB/T 19232-2019規定的測試方案，按照表2所示的工況進行試驗。

表2 試驗工況

2.2 試驗要求[3]

試驗結果合格應滿足如下要求：

1）風量不低于額定風量的95 %，輸入功率不大于規定值的110 %。

2）供冷量不低于額定值的95 %。

3）在整個試驗過程中，機組箱體表面、風口應無凝露水滴下；暗裝機組箱體表面應無凝露水外滴。接水盤等接水部件接水良好，排水順暢，風道內不允許有水滴吹出和漏水現象，凝露水不能順導線、面板流入電器盒中。

2.3 試驗結果分析

1）風量試驗結果見表3和圖2。

圖2 供冷下的風盤輸入功率對比圖

表3 風量測試結果

2）安裝直流電機的風機盤管的風量不低于額定風量的95 %，輸入功率不大于規定值的110 %。

3）在低檔轉速下，同比交流電機，安裝直流電機的風機盤管輸入功率降低70.7 W，節能率達69.3 %。

4）在中檔轉速下，同比交流電機，直流電機的風機盤管輸入功率降低64.9 W，節能率達51.1 %。

5）在高檔轉速下，同比交流電機，直流電機的風機盤管輸入功率降低70.6 W，節能率達42.2 %。

凝露試驗合格，具體情況：機組額定電壓，頻率，低風檔運行，在凝露工況下穩定運行4 h后觀察凝露現象，靜壓0 Pa，進出水6/9 ℃，底盤上部邊緣有凝結水沒有滴落現象，機組上鈑金件蓋板靠出風口端凝結有凝露水珠，無滴落，機組左右兩邊鈑金件上凝結有大量凝結水，并滑落到接水盤，機組進出水口鈑金有大量凝結水珠，并順勢滑落到接水盤，接水盤接水良好排水順暢，打開電器盒查看內部無凝結水，停機轉高風檔運行10 min，期間觀察機組出風口沒有凝露水吹出現象并且四周鈑金沒有結凝露水，無異常。

3 耗電量檢測

選取某辦公樓A室，不同位置分別安裝2臺風機盤管機組，其中一臺為原裝交流電機，另一臺為直流電機，并保證直流電機在高、中、低檔下的轉速與交流電機完全一致，現通過云控表連接機電檢測分別采用交流電機和直流電機的風機盤管實時運用功率和耗電量。

3.1 檢測結果

實時功率監測結果見表4和圖3。

表4 實時功率監測結果

圖3 實時功率消耗對比圖

1）在低檔轉速下，同比交流電機，風機盤管的直流電機的消耗功率降低89.2 W，節能率達88.3 %。

2）在中檔轉速下，同比交流電機，風機盤管的直流電機的消耗功率降低101.2 W，節能率達85.5 %。

3）在高檔轉速下，同比交流電機，風機盤管的直流電機的消耗功率降低125.2 W，節能率達83.4 %。

耗電量監測結果見表5和圖4。

圖4 耗電量對比圖

表5 耗電量監測結果

實施檢測期間，同比交流電機，直流電機風機盤管消耗電量降低49.63度，節電率達88.6 %。

4 總結

采用無刷直流電機替代風機盤管用的交流電機，對比測試分析結果總結如下：

1）單體電機試驗結果表明：同比交流電機，直流電機輸入功率降低（38.6 ～44.7）W，功耗下降率（49～79.5）%。

2）風機盤管性能試驗結果表明：直流電機的風機盤管風量的滿足要求，且同比交流電機，直流電機的風機盤管功率消耗下降（51.1～70.7）W，功耗下降率（42.2～69.3）%。

3）供冷量試驗結果表明：同比交流電機，直流電機的風機盤管的供冷量提高481 W,提升了5.2 %；同時功耗降低95.9 W，功耗下降率達55.1 %。

4）噪聲試驗結果表明：直流電機的風機盤管比國標噪聲限值低3.1 dB（A），且同比交流電機，直流電機風盤的高檔運行時噪聲降低2 dB（A），中檔運行時噪聲降低4.3 dB（A），低檔運行時噪聲降低6.3 dB（A）。

5）分別對辦公室的直流電機風機盤管和交流電機風機盤管的耗電量（10月15日至12月1日期間）進行監測，結果顯示：同比交流電機，直流電機風機盤管消耗電量降低49.63度，節電率達88.6 %。