變頻空調(diào)器節(jié)能分析

王平 張士友 董際鼎

（1.荊楚理工學(xué)院 湖北荊門 448000；2.六安索伊電器制造有限公司安徽六安 237000；3.武漢海爾電器股份有限公司 湖北武漢 430000）

隨著轉(zhuǎn)速可控型房間空氣調(diào)節(jié)器(下面簡稱:變頻空調(diào)器)的逐漸普及和應(yīng)用，其節(jié)能效果和產(chǎn)品質(zhì)量越來越受到人們的關(guān)注。單從銘牌標(biāo)注的能效等級(jí)看，變頻空調(diào)器和房間空氣調(diào)節(jié)器(下面簡稱:定頻空調(diào)器)兩者的節(jié)能情況沒有可比性，使用者也無法判斷兩種空調(diào)器的實(shí)際節(jié)能情況。有人認(rèn)為變頻空調(diào)器使用時(shí)不(或少)停機(jī)，定頻空調(diào)器使用時(shí)會(huì)經(jīng)常停機(jī)，應(yīng)該是停機(jī)的更節(jié)能。到底是停機(jī)節(jié)能還是不停機(jī)節(jié)能？本文通過對變頻空調(diào)器和定頻空調(diào)器的優(yōu)缺點(diǎn)和節(jié)能計(jì)算對比分析，給出結(jié)論。

1 國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定

變頻空調(diào)器是根據(jù)不同的運(yùn)行溫度和要求溫度改變電機(jī)運(yùn)行頻率，提供與房間熱負(fù)荷相適應(yīng)的冷(熱)量的一種空調(diào)器。給房間提供的冷(熱)量和轉(zhuǎn)速的大小與熱源熱焓量有關(guān)，其變化幅度較大。

定頻空調(diào)器是轉(zhuǎn)速不可控型的普通房間空氣調(diào)節(jié)器，給房間提供的冷(熱)量隨熱源熱焓量變化幅度不大，采用開機(jī)時(shí)間和停機(jī)時(shí)間平衡房間溫度。

無論哪種空調(diào)器，主要有制冷(熱)量、能效等級(jí)、噪聲三大性能指標(biāo)，其中表示節(jié)能效果的能效等級(jí)(包括能效比、性能系數(shù)和季節(jié)能源消耗效率)是國家強(qiáng)制指標(biāo)。能效比是空調(diào)器在標(biāo)準(zhǔn)制冷工況進(jìn)行制冷運(yùn)行時(shí)的制冷量與消耗功率之比值；性能系數(shù)是空調(diào)器在制熱工況熱泵運(yùn)行時(shí)的制熱量與消耗功率之比值；季節(jié)能源消耗效率分制冷、制熱和全年。

之前，變頻空調(diào)器的節(jié)能指標(biāo)與定頻空調(diào)器完全相同，2008年國家標(biāo)準(zhǔn)[1]出臺(tái)后，變頻空調(diào)器強(qiáng)制執(zhí)行制冷季節(jié)能源消耗效率(SEER)，定頻空調(diào)器強(qiáng)制執(zhí)行[2]能效比(EER)。標(biāo)準(zhǔn)[3]附錄E規(guī)定，變頻空調(diào)器的制冷季節(jié)能源消耗效率與定頻空調(diào)器的能效比的測試和計(jì)算方法完全不同，兩者沒有可比性。

制冷季節(jié)能源消耗效率是空調(diào)器從24℃～38℃制冷季節(jié),按規(guī)定的時(shí)間運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生制冷量總和與消耗電量總和之比,能效比是在35℃額定工況下，空調(diào)運(yùn)行時(shí)的制冷量與消耗功率之比。

為了具有可比性，下面我們將變頻空調(diào)器和定頻空調(diào)器都采用35℃額定工況測試其制冷量與消耗功率之比的能效比，以及兩者都按標(biāo)準(zhǔn)[1]和標(biāo)準(zhǔn)[3]規(guī)定的工況進(jìn)行測試和計(jì)算季節(jié)能效比。

2 空調(diào)器季節(jié)能效比的測試計(jì)算

我們以市場產(chǎn)品3級(jí)能效的KFRd-35GW型定頻空調(diào)器和KFRd-35GW/Bp型變頻空調(diào)器，按標(biāo)準(zhǔn)[1]的運(yùn)行要求測試及按標(biāo)準(zhǔn)[3]規(guī)定進(jìn)行計(jì)算兩者的季節(jié)能效比，見表1。

從表1中可以看出，定頻空調(diào)器在35℃時(shí)的能效比為3.426W/W，整個(gè)制冷季節(jié)能效比的波動(dòng)范圍在3.20W/W～3.57W/W之間，制冷季節(jié)能效比為3.47W/W；變頻空調(diào)器在35℃時(shí)的能效比為3.11W/W，制冷季節(jié)能效比的波動(dòng)范圍2.87W/W～5.30W/W之間，制冷季節(jié)能效比為3.92W/W。

圖1 變頻空調(diào)器與定頻空調(diào)器能效比曲線

35℃工況時(shí)，定頻空調(diào)器制冷季節(jié)能效比高于變頻空調(diào)器10.3%；24℃～38℃整個(gè)季節(jié)工況，定頻空調(diào)器制冷季節(jié)能效比低于變頻空調(diào)器11.5%。從圖1分布曲線看，定頻空調(diào)器波動(dòng)小，波動(dòng)值只有11.6%，變頻空調(diào)器波動(dòng)值達(dá)84.7%；低于34℃溫度時(shí)，使用變頻空調(diào)器能效比較高，高于34℃溫度則使用定頻空調(diào)器能效比較高。

從表2中可以看出，32℃～38℃環(huán)境溫度使用變頻空調(diào)的季節(jié)能效比為3.45W/W，定頻空調(diào)器的季節(jié)能效比為3.44W/W，兩者基本相等。從實(shí)際調(diào)查情況看，75%以上家庭使用空調(diào)器的溫度大部分都在32℃以上，在24℃到32℃溫度之間時(shí)，絕大部分家庭都是使用電扇降溫，不到25%的家庭在27℃以上溫度時(shí)會(huì)使用空調(diào)器；賓館、辦公室等在27℃以上溫度才允許使用空調(diào)器制冷。

表1 KFRd-35GW型定頻空調(diào)器與KFRd-35GW/BP型變頻空調(diào)器測試計(jì)算值

表2 KFRd-35GW型與KFRd-35GW/BP型空調(diào)器32℃以上環(huán)境溫度使用時(shí)的測試計(jì)算值

表3 相同容量定頻空調(diào)器與變頻空調(diào)器優(yōu)缺點(diǎn)對比

3 定頻空調(diào)器與變頻空調(diào)器優(yōu)缺點(diǎn)

由于變頻空調(diào)器生產(chǎn)廠家對變頻技術(shù)掌握程度的不一致，節(jié)能的變頻空調(diào)器和不節(jié)能的假變頻空調(diào)器都在市場上流通。加上國家標(biāo)準(zhǔn)中對定頻空調(diào)器和變頻空調(diào)器節(jié)能參數(shù)的定義無可比性，增加了人們選擇的疑惑。2008年國家明確規(guī)定了變頻空調(diào)器的能效等級(jí)，對變頻空調(diào)器的發(fā)展起到重要作用，變頻技術(shù)逐漸成熟，變頻空調(diào)器的成本也逐漸得到控制，從2010年以后，變頻空調(diào)器大有獨(dú)占市場的趨勢。

變頻空調(diào)器發(fā)展到現(xiàn)在，對其節(jié)能問題及產(chǎn)品可靠性仍有爭議。變頻空調(diào)器的低溫運(yùn)行高能效、高溫運(yùn)行能力強(qiáng)、制熱能力強(qiáng)、溫度控制精度高等優(yōu)點(diǎn)已是不爭的事實(shí)，也是變頻空調(diào)能夠逐漸發(fā)展的重要因素；從表1中可以看出，按標(biāo)準(zhǔn)[1]要求的運(yùn)行溫度(從24℃到38℃)和運(yùn)行時(shí)間(1136小時(shí))，變頻空調(diào)器比定頻空調(diào)器多產(chǎn)制冷量3394.2W，少用電71度，節(jié)電11.3%。

從國家節(jié)能政策要求看，要求27℃以下環(huán)境溫度不允許開空調(diào)降溫，從實(shí)際應(yīng)用看，環(huán)境溫度32℃以下采用電風(fēng)扇已能解決降溫問題。從表2中可以看出，在32℃至38℃空調(diào)器的制冷運(yùn)行時(shí)間為365小時(shí)，從24℃到31℃的771小時(shí)，多數(shù)家庭采用電風(fēng)扇降溫。

3.1 定頻空調(diào)器的優(yōu)缺點(diǎn)

1)價(jià)格低。32℃以下溫度采用電風(fēng)扇降溫，32℃以上才用空調(diào)降溫。比常年采用變頻空調(diào)降溫省電40%，適用于較低收入家庭。

2)停機(jī)率高，控制溫度精度低，使用時(shí)溫差較大，有時(shí)冷時(shí)熱的現(xiàn)象。適合對溫度不太敏感的人群。

3)適應(yīng)室內(nèi)有較大熱源的場所，如餐廳、機(jī)房等，類似高溫下使用空調(diào)器，比變頻空調(diào)器節(jié)能。

4)適用于維修不方便的場所。如鄉(xiāng)村、少空調(diào)維修站的偏遠(yuǎn)地區(qū)。

3.2 變頻空調(diào)器的優(yōu)缺點(diǎn)

1)適用于需要全天候使用空調(diào)制冷和制熱場合、室內(nèi)無較大熱源場所，如賓館、高收入家庭等。低收入家庭32℃溫度下也需要使用空調(diào)器時(shí)，選擇變頻空調(diào)器更節(jié)能，減少使用費(fèi)用。

2)制冷制熱效果快，空調(diào)運(yùn)行時(shí)停機(jī)少(不是不停機(jī))，溫度變化小，適用于對溫度敏感的人群。

3)需要經(jīng)常護(hù)理，且維修率高，適用于有專人管理的場所。如賓館、辦公樓。

變頻空調(diào)器發(fā)展至今還有難以克服的問題，與定頻空調(diào)器相比，高溫運(yùn)行不節(jié)能、返修率高、成本高、高頻運(yùn)行噪聲大等問題至今沒有根本解決。查網(wǎng)絡(luò)上銷售的產(chǎn)品市場價(jià)格，KFR-35GW/Bp2DNY-H(3)型變頻空調(diào)器售價(jià)3685元，KFR-35GW/DY-WE1定頻空調(diào)器售價(jià)3080元，價(jià)格差605元，變頻比定頻貴20%。對于空調(diào)器的返修率數(shù)據(jù)無法實(shí)際統(tǒng)計(jì)，在各廠家均屬絕密文件?？照{(diào)器的返修率主要是電器件的返修率最高，變頻空調(diào)器所用的電器元件遠(yuǎn)多于定頻空調(diào)器，先天決定了變頻空調(diào)器的返修率會(huì)遠(yuǎn)高于定頻空調(diào)器。在目前階段，變頻空調(diào)器和定頻空調(diào)器各有特點(diǎn)，表3對定頻空調(diào)器和變頻空調(diào)器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比，不同的使用人群和場合，可以對照選用合適的空調(diào)器。

在使用上變頻空調(diào)器具有定頻空調(diào)無法達(dá)到的優(yōu)勢。如制冷制熱效果快，利用其高頻運(yùn)行優(yōu)勢，快速降低或提升室內(nèi)溫度，使之迅速達(dá)到設(shè)定溫度；定頻空調(diào)器沒有這個(gè)功能，有的定頻空調(diào)器設(shè)計(jì)了“超負(fù)荷”運(yùn)行功能，也只是將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高到極限后增加部分制冷量，與變頻空調(diào)器將壓縮機(jī)頻率提到最高，同時(shí)將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速也提到最高無法相比。另外變頻空調(diào)器使用電壓可以用電控調(diào)整，實(shí)現(xiàn)低電壓運(yùn)行，目前市場上有的變頻空調(diào)器最低實(shí)際使用電壓可低到130V還能正常使用，這對于當(dāng)前農(nóng)村電壓偏低具有十分重要的意義。

4 結(jié)論

1)變頻空調(diào)器在控制房間溫度精度、低溫運(yùn)行節(jié)能、適用電壓范圍廣和冷熱效果快等方面具有定頻空調(diào)器無法逾越的使用優(yōu)勢。

2)變頻空調(diào)器在高頻節(jié)能和寬頻運(yùn)行方面還有待進(jìn)一步提高和突破。

3)控制系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)計(jì)和制造成本高、故障率高等問題是變頻空調(diào)器有待研究和解決的問題。

4)定頻空調(diào)器成本低、故障率低、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，而這些正是變頻空調(diào)器的短板，因此定頻空調(diào)器仍具有一定的市場份額。

5)節(jié)能方面，變頻空調(diào)器和定頻空調(diào)器目前各有長處，從低碳國策和實(shí)用性講，目前定頻空調(diào)器還具有一定優(yōu)勢，但從長遠(yuǎn)發(fā)展看，變頻空調(diào)器將會(huì)超越定頻空調(diào)器。

[1] GB 21455-2008,轉(zhuǎn)速可控型房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能源效率等級(jí)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[2] GB 12021.3-2010,房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能效等級(jí) [S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[3] GB/T 7725-2004,房間空氣調(diào)節(jié)器[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

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