直流無(wú)刷電機(jī)風(fēng)機(jī)盤管技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

張海松 黃 森

（奧雅納工程咨詢（上海）有限公司深圳分公司，廣東 廣州510610）

0 引言

暖通空調(diào)是建筑樓宇的重要設(shè)施，而風(fēng)機(jī)盤管又是暖通空調(diào)中應(yīng)用最廣泛的末端設(shè)備。傳統(tǒng)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)盤管技術(shù)成熟，但仍有需要優(yōu)化的地方，如傳統(tǒng)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式能耗高，且會(huì)直接影響空調(diào)環(huán)境的溫濕度控制效果等。采用直流無(wú)刷電機(jī)技術(shù)能有效改善上述問題。相對(duì)于傳統(tǒng)交流電機(jī)而言，直流無(wú)刷電機(jī)采用電子換向方式代替了傳統(tǒng)機(jī)械換向方式，從而有效避免了機(jī)械換向產(chǎn)生的電磁干擾及噪音，使室內(nèi)環(huán)境更安靜舒適，同時(shí)也降低了能耗。在風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)中，直流無(wú)刷電機(jī)逐步取代傳統(tǒng)交流電機(jī)是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 技術(shù)對(duì)比

直流無(wú)刷電機(jī)不使用機(jī)械的電刷裝置，而是采用方波自控式永磁同步電機(jī)，以霍爾傳感器取代碳刷換向器，以釹鐵硼作為轉(zhuǎn)子的永磁材料，性能上較傳統(tǒng)的交流電機(jī)有很大優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)今最理想的調(diào)速電機(jī)。下面通過廠家提供的相關(guān)產(chǎn)品數(shù)據(jù)對(duì)二者在噪聲、平均功耗、舒適性等方面進(jìn)行比較分析。

1.1 噪聲

以某空調(diào)3排管標(biāo)準(zhǔn)型中檔風(fēng)速為例，噪聲對(duì)比結(jié)果如表1所示。

表1 噪聲對(duì)比表

分析表1可得，直流無(wú)刷電機(jī)風(fēng)機(jī)盤管的噪聲較普通風(fēng)機(jī)盤管降低1～2.5dB（A），降噪百分率在1.12%～5.38%之間。得以降噪的主要原因?yàn)椋海?）無(wú)電磁噪聲。直流無(wú)刷電機(jī)采用電子換向代替機(jī)械換向，從而避免了機(jī)械換向過程中產(chǎn)生的電磁干擾及電磁噪聲，運(yùn)行安靜。（2）最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，噪聲越大。傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)盤管只能進(jìn)行3檔調(diào)速，無(wú)法按實(shí)際需求運(yùn)行，直流無(wú)刷電機(jī)風(fēng)機(jī)盤管可通過無(wú)極調(diào)速，實(shí)現(xiàn)機(jī)組最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

1.2 平均功耗

對(duì)于風(fēng)機(jī)盤管來(lái)說(shuō)，平均功耗才能更準(zhǔn)確地反映實(shí)際的用電量。風(fēng)機(jī)盤管絕大部分時(shí)間是在部分負(fù)荷下運(yùn)行：75%～100%負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間占空調(diào)全年供冷時(shí)間約10%；50%～75%負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間占空調(diào)全年供冷時(shí)間約50%；50%以下負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間占空調(diào)全年供冷時(shí)間約40%。故：

平均功耗＝高檔風(fēng)量功耗×10%＋中檔風(fēng)量功耗×50%＋低檔風(fēng)量功耗×40%

以某空調(diào)3排管標(biāo)準(zhǔn)型為例，功耗對(duì)比結(jié)果如表2所示。

表2 功耗對(duì)比表 單位：W

計(jì)算后可得直流無(wú)刷電機(jī)風(fēng)機(jī)盤管平均功耗較普通風(fēng)機(jī)盤管降低46.8%。前人曾對(duì)不同廠家的直流與交流電機(jī)風(fēng)機(jī)盤管做過實(shí)際性能測(cè)試，有如表3所示數(shù)據(jù)。

表3 風(fēng)機(jī)盤管風(fēng)量與功率實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

實(shí)際上節(jié)能率從24.33%～48.8%不等，與理論計(jì)算值接近。

1.3 舒適性

采用傳統(tǒng)交流電機(jī)風(fēng)機(jī)盤管的空調(diào)室內(nèi)溫度偏差達(dá)±2℃，出風(fēng)只能3檔調(diào)速，容易造成忽冷忽熱，環(huán)境溫度波動(dòng)頻繁，使人體感覺不舒服。采用直流無(wú)刷電機(jī)風(fēng)機(jī)盤管的空調(diào)可使室內(nèi)溫度精度達(dá)到±0.5℃，風(fēng)量以1r／min進(jìn)行調(diào)節(jié)，擺脫了傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)忽冷忽熱的送風(fēng)困境，人體感更舒適。

2 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

某一廠家2種不同類型風(fēng)機(jī)盤管成本對(duì)比如表4所示。

表4 成本對(duì)比表

筆者以一棟26層高的寫字樓項(xiàng)目為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比（表5）。

表5 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比表

該項(xiàng)目總冷量估算約為6080kW，約需660臺(tái)HFCF10當(dāng)量的風(fēng)量盤管（每臺(tái)3排管HFCF10的制冷量為9.2kW），按每天工作8h、一年開啟空調(diào)264天計(jì)算，能夠節(jié)省電量：

660×8×264×（73－38.8）／1000＝4.77×104kW·h

每年省下來(lái)的電費(fèi)則為：

4.77×104×0.98＝4.67萬(wàn)元

靜態(tài)回收期為：

（209.9－129.4）／4.67＝17.2年

每年為社會(huì)減排二氧化碳51t（按生產(chǎn)1kW·h電需產(chǎn)生1.066kg二氧化碳計(jì)算）。

3 風(fēng)機(jī)盤管發(fā)展現(xiàn)狀與制約因素

我國(guó)早在2003年就發(fā)布并開始執(zhí)行GB／T19232—2003《風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組》標(biāo)準(zhǔn)。隨著中央空調(diào)市場(chǎng)需求的快速增長(zhǎng)，風(fēng)機(jī)盤管技術(shù)和產(chǎn)品也不斷推陳出新，呈現(xiàn)出百花齊放的局面。從近2年整體態(tài)勢(shì)來(lái)看，末端產(chǎn)品（包含風(fēng)機(jī)盤管）的銷售總量占全國(guó)中央空調(diào)市場(chǎng)總量的20%左右，高端市場(chǎng)與中低端市場(chǎng)的銷售份額大致為35%和65%。直流無(wú)刷電機(jī)風(fēng)機(jī)盤管占高端市場(chǎng)的份額約為30%。我國(guó)風(fēng)機(jī)盤管行業(yè)發(fā)展相對(duì)成熟，其屬于中央空調(diào)的末端設(shè)備，用量比較大，雖然產(chǎn)品質(zhì)量和特性會(huì)直接影響最終使用效果，但很多企業(yè)受資金限制只能從小廠選購(gòu)價(jià)格低廉的傳統(tǒng)電機(jī)風(fēng)機(jī)盤管。

4 結(jié)語(yǔ)

由上述技術(shù)分析可知，直流無(wú)刷電機(jī)風(fēng)機(jī)盤管具有節(jié)能效果顯著，空調(diào)房間溫度控制穩(wěn)定、舒適，有利于自動(dòng)獨(dú)立調(diào)節(jié)，運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠等功效。由上述經(jīng)濟(jì)性分析可知，雖然直流無(wú)刷電機(jī)在初投資成本上仍較普通風(fēng)機(jī)盤管高，然而通過對(duì)日后運(yùn)行成本的計(jì)算，直流無(wú)刷電機(jī)仍然值得推廣使用。國(guó)家應(yīng)該進(jìn)一步從節(jié)能減排出發(fā)多鼓勵(lì)空調(diào)廠家生產(chǎn)節(jié)能型風(fēng)機(jī)盤管，支持和引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員向此方向改進(jìn)設(shè)計(jì)，在政府建設(shè)項(xiàng)目中帶頭采用推廣新型節(jié)能產(chǎn)品，使得直流無(wú)刷電機(jī)這種節(jié)能技術(shù)有可能大面積地在民用建筑暖通系統(tǒng)中應(yīng)用，為我國(guó)的節(jié)能減排事業(yè)作出貢獻(xiàn)。

［1］郭慶鼎，趙希梅.直流無(wú)刷電機(jī)原理與技術(shù)應(yīng)用［M］.中國(guó)電力出版社，2008

［2］張軍.風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組在臺(tái)商大廈中的應(yīng)用［J］.城市建設(shè)理論研究，2012（24）