分室切换一拖二分体空调器的节能效果

分室切换一拖二分体空调器的节能效果 无锡大禹家用电器制造公司 董际鼎 徐志敏 洛阳四方空调工程公司 张群芳 提要 文章通 过对变频空调器节能问题入手，与普通空调器和分室切换一拖二分体空调器节能问题的比较、 分析和探讨，以有力的数据 证实变频 式空调器并不比普通空调器节能， 过去许多对变频空调器的节能宣传，纯 属误导。真正 节能、节材的是分室切 换一拖二分体式空调器。分室切换一拖二分体式空调器不仅节能节材，并具 有使用灵活方便、故障率低等重要优点，是工薪 阶层和广大群众欢迎的最新空 调器设计。 关键词： 分室切换 分时控制 变频空调器 启动功率损耗 干、湿球温度 目前市场上一拖二分体式空调器有两种，一是二个压缩机装入一个箱体分别拖 动一个室内挂壁机的一拖二分体式空调器；另一个是应用变频技术，采用一个变频 压缩机拖动二个室内挂壁机的变频式一拖二分体空调器。最近由无锡大禹家用电器 制造有限公司与河南四方空调工程公司共同开发了一种分室切换一拖二分体式空 调器，已 经成为工薪阶层和广大群众十分欢迎的一拖二分体式空调器新品种。 1、变频式一拖二分体式空调器优缺点分析 1. 1 关于变频式空调器的节能问题探讨 变频式空调器的节能几乎成了该空调器最大的卖点，而实际上变频式空调器相 对普通分体式空调器并不节能。变频式空调器是以改变压缩机频率和电压来控制房 间温度的，因此只要人们选 定自己最适合的室温后，变频空调器采用改变电机频率 和电压，在 压缩机不停机的情况下，进行恒温控制，从而减少了压缩机的频繁启动 造成的压缩机启动功率损耗，但由于启动时产生的较大电流时间不长，大约只有几 秒钟的时间，其启动功率损 耗与运转效率相比，就 显 得微不足道了。当然，启 动次数 过于频繁时，其启动功率损 耗也应引起重视。 表 1 普通分体空调器与变频分体式空调器运行状态比较 项 目 空调类 与设定温 度值相差 较大 接近设定 温度 达到设定 温度 低于设 定温度 再次达到 设定温度 高于设定温度 普通一拖一 分体空调器 以室内高 风速强制 冷运行 以室内低 风速较低 强度制冷 运行 压缩机停 止运行 压缩机 停止运 行 以室内低 风速较低 强度制冷 运行 以室内低风速较低强度 制冷运行；若室内温度升 至与设定温度相差较大 后，转 高 风速强制冷运行。 变频一拖一 分体空调器 压缩机以 高频、 较 高 电压强制 冷 压缩机较 低频低电 压制冷 压缩机以 低频低电 压维持室 温制冷 压缩机 以更低 频低电 压缓慢 制冷 压缩机以 低频率和 电压维持 室温制冷 压缩机以较高频率和电 压制冷运行 空调器的用电量与产品中许多因素有关，如压缩机、风电机、蒸 发器、冷凝器、 2 节流装置及系统配机等因素都有直接关系。以匹配相同的变频分体式空调器与普通 分体式空调器相比，要达到人们理想的设定温度时，所需的制冷能力应该相同，但 所消耗的功率略有不同。普通分体式空调器在未达到设定温度、达到设定温度和停 机状态与变频分体式空调器的运行状态见表 1。 从表 1 中可以看出，普通空调器是以调整室内风机转速和开停压缩机运转来趋 近设定温度的；而变频空调器是以改变压缩机频率和电压来改变压缩机电机转速， 使房间温度趋近设定温度的。 表 2 大金变频压缩机及整机技术参数 3 性能（Tc：54.4 、Te：7.2） 系列 型号 频率范 围 Hz 频率 Hz 电压 V 能力 w COPw/ w 排量 cc 重量 kg YZB- 20R 30-120 30 60 90 120 62 121 160 160 1150 2650 4200 5600 2.40 2.90 2.85 2.45 13.2 10.5 B1 YZSB- 21R 15-120 30 60 90 120 57 116 170 170 1070 2600 4160 5600 2.45 2.90 2.85 2.45 13.2 12.8 变 频 压 缩 机 B2 YZSB-35R 15-120 30 60 90 120 65 118 171 175 1800 4200 6650 9100 2.5 2.9 2.9 2.45 21.1 16.0 大金一拖一，一拖二变频空调器产品参数 2 能力（制冷量/制热量）w 电 气 特 性室外 机 室内机 连接 FCTY 系列机 能力 合 计 耗电量 w 运行电 流 A 功率因数 % 能效 比 (EER) w/w 备注 22 2900 2900/ 4000 2040 9.8 95 1.42 35 4250 4250 2155 10.2 96 1.97 一拖一 MY90 CV1C 45 5250 5250 2200 10.4 96 2.39 22+22 2800+2800 5600 2530 11.9 97 2.21 22+35 2400+3650 6050 2570 11.9 98 2.35 22+45 2100+4500 6600 2640 12.4 97 2.50 35+35 3225+3225 6450 2590 12.1 97 2.49 35+45 2800+4100 6900 2650 12.3 98 2.60 一拖二 MY90 CV1C 45+45 3650+3650 7300 2700 12.5 96 2.70 以上参数 摘至“多联 系 列空调机” DAIKIN宣 传材料。 25+25 2470+2470 4940 2450 11.5 97 2.02 25+35 2270+3410 5680 2530 11.9 97 2.24 25+50 2170+4220 6390 2580 12.1 97 2.48 25+60 1810+5450 7260 2640 12.2 98 2.75 35+35 3170+3170 6340 2580 12.1 97 2.46 50+60 3210+4810 8020 2690 12.5 98 2.98 一拖 二 MA90 EVIC 60+60 4270+4270 8540 2720 12.6 98 3.14 变频空调器节能否？到底节能多少？就该问题进行探讨与分析如下： 大金公司变频压缩机及整机的技术参数见表 2。 从表 2 中，可以看出以下几点： （1（ 所有型号的变频压缩机最佳工作点均在 60Hz 频率和 118v-121v 电压范围， 其名义性能系数（即 COP 值）达到最高值 2.9w/w。实际配机后，性能系数都要降低， 降低的幅度与压缩机、蒸发 器、冷凝器、风量、氟量和毛细管的配机情况等因素有关， 3 配机系数好的可达 90%以上，差的可能低于 80%。性能系数（或能效比）一般在 2.02.7w/w 左右。 （2（ 变频压缩机在低频和高频的性能系数都不高，性能系数降低率最高达到 17.24%。同型号的大金定频压缩机在空调工况时的名义性能系数（能效比）为 3.0w/w，比 变频压缩 机的最高性能系数高 3.45%。 （3（ 变频空调器虽然可以不停机以改变频率和电压，达到恒温的目的，但改变频 率和电压后，其性能系数也有相 应的降低，最多可降低 17%以上，加上 变频空调压 缩机本身的性能系数比普通空调压缩机低 3.45%，其综合性能系数将比定频机最多 降低 20%以上。 （4）大金变频空调器本身的能效比并不比普通空调器高。一拖一变频空调器名义 能效比都不高；一拖二变频空调器也只有 2.2w/w 至 2.7w/w 的水平，高的虽然也可 以达到 3.14w/w。但并不比普通空 调器的能效比高，且热交换器必须按“小马拉大车” 的方法匹配。普通空调器的能效比能达到 3.3w/w 以上的水平。 （5）在日本大金公司的产品（见表 2）中，适合于 20m2 房间的名义制冷量为 5600w 的一拖二变频式空调器，能效比也只有 2.3w/w 左右。这还是较好空调运行工况的能 效比，偏离较好运行工况后，该机的能效比将有所下降。大金 变频空调器是全球较 好的产品，其名义能效比尚且如此，其它的变频空调器就更难说了。从 这里可以看 出，在空调器名义工况下运行时， 变频空调器只能与普通空调器差不多，其 实并不 比普通空调器节能。 （6）从空调压缩机的制冷结构和原理及空调器制冷系统的结构和原理来讲，空调 变频压缩机和变频空调器与普通空调压缩机和普通空调器没有两样，在理论上不可 能有节能方面的较大突破。 （7）变频分体式空调器的制冷循环与普通空调器一样，仍然是“ 劳伧兹循环”和压 缩式制冷，制冷原理完全相同。在理论上变频空调器没有比普通空调器更节能的依 据。 表 3 空调器试验工况（GB/T7725-1996 标准） 3 室内侧空气状态， 室外侧空气状态， 工 况 条 件 干球温度 湿球温度 干球温度 湿球温度 额定制 冷 T1 T2 T3 27 21 29 19 15 19 35 27 46 24 19 24 最大运 行 T1 T2 T3 32 27 32 23 19 23 43 35 52 26 24 31 冻结 T1 T2 T3 21 15 21 10 21 - - - 最小运行 21 15 制造厂推荐的最低温度 制 冷 运 行 凝露，冷凝水排 除 27 24 27 24 （8）普通空调器在 T1（亚热气候带）气候带最大运行工况 时与额定工况时的能效比 相比，降低率只有 7.17%左右；但在低温工况时能效比是上升趋势，在最小制冷运行 工况时，能效比可上升 28.5%左右。无 锡大禹家电公司生 产的 KFR-45LW/D 型立柜 4 式空调器抽测情况见表 4。从表 4 中可以看出，制冷量在标准工况时最低，最大工况 时制冷量达到最大，最小制冷工况时制冷量也增加了 3%；能效比在最大工况时有所 降低，但在最小工况时上升较大，上升率达到 28.5%。房 间空调器的运行工况见表 3。 （9）变频空调器大多数运行在较低能效比状态。 变频空调器与普通空调器相反，在最大和最小频率下运行时，能效比（性能系数） 都有较大降低，特别是在低 频低压下，其能效比更低。由于 变频空调器的选型都偏 大，最大和最小制冷能力比可达 5 倍以上，而室外 环 境温度大多数低于空调器额定 制冷工况，因此很容易达到房间的设定温度， 变频空 调器长期运行在低频状态，从 表 2 中可以看出，低于 60Hz 频率下运行时，性能系数有较大的降低。如果变频空调 器容量选择较小时，又容 表 4 “迎燕”牌 KFR-45LW 柜式空调器抽测情况 室内进风 室内出风温度 室外进风温度 制冷 量 w 能效 比 w/w 功率 (w) 干球 湿球 干球 湿球 干球 湿球 与额定工 况制冷量 比 与额定工 况能效比 比 测试工况 4398.2 2.51 1752 27.1 18.98 12.15 11.82 35.1 23.76 额定制冷工 况 4874.6 2.33 2092 32.1 22.8 16.19 15.84 43.0 25.98 +10.8% -7.17% 最大制冷工 况 4498.6 2.64 1045 22.0 18.7 11.53 11.35 33.17 24.0 +2.28% +5.10% 凝露工况 4533.1 3.23 1405 21.3 14.93 6.83 6.53 20.73 12.73 +3.07% +28.5% 最小制冷工 况 易运行在较高频率状态，同样有降低性能系数的现象。因此，可以 说变频空调器是 长期运行在较差能效比状态。变频一拖二空调器采用单室运行时，能效比（性能系数） 最低。 从以上分析可以得出结论，变频空调器并不比普通空调器节能。 1. 2 变频空调器的购置价值与使用价值探讨 1.2.1 变频空调器的购置费是同容量 2 台普通空调器的 1.2 倍以上。 购置变频分体式空调器时，一般都以最大负荷来选择空调器的容量，一拖二变 频空调器的最大负荷是按照二个房间的总负荷来决定空调器的容量的。二个 20m2 的房间应选购总容量为 5600w 名义制冷量的一拖二 变频式分体空调器，由于 压缩机、 热交换器等主 表 5 变频空调器与普通定频空调器材料成本估算 项 目 变频一拖二 KFR-28GW2/BP 型 总容量 28002=5600w 普通一拖一 KF-28GW 型 总容量 2800w 分室切换一拖二 KFR-322GW 总容量 3200w 备 注 室内机 928 元 460 元 928 元 电控器不计 室外机 1000 元 580 元 580 元 不含压缩机、控制器和 连 接阀 压缩机 1500 元（5600w） 480 元 （3200w） 500 元（3500w） 控制器 1300 元 200 元 300 元 室内外连接阀及接头 72 元 36 元 72 元 室内外连管 4m 160 元 80 元 160 元 5 室内外连线 4m 44 元 22 元 44 元 电磁阀 20 元 制造及销售费 1150 元 427 元 600 元 成本合计 6154 元 2285 元 3204 元 成本比率 2.69 1 1.4 市场销售价 8000 元（23.1%） 3300 元 （30.8%） 4200 元（23.7%） 要部件都必须按照两个房间负荷 5600w 来设计。一台一拖二 2800w2=5600w 变频 分体式空调器在国内市场大约是 8000 元人民币；2 台一拖一普通空调器不会超过 6600 元。一台一拖二变频空调器是同容量二台普通空调器的 1.21 倍。 1.2.2 分室切换一拖二空调器只有变频式一拖二分体空调器购置费的 52.5%。 分室切换式一拖二空调器是以一个房间的热负荷的 1.14 倍数来选择空调器的 总容量的，二间 20m2 的房 间，只 选用一台总容量为 3200w 的 KF-322GW 分室切 换式一拖二空调器即可，与一台 KFR-28GW2/BP（总容量 5600w）一拖二变频空调 器使用效果相当；也与二台 KFR-28GW 一拖一变频或普通分体式空调器使用效果 相当。它的压缩机和热交换 器只按 3200w 空调器的容量和负荷设计，总价格只有二 台普通 3200w 分体式空调器价的 63.6%，只有变频 一台一拖二 KFR- 28GW2/BP（总容量 5600w）空调器的 52.5%。三种分别组合的空调器达到的效果差 不多，分室切换一拖二分体式空调器除了有变频一拖二空调器和二台普通一拖一分 体式空调器的优点外，在天气超热时还可以集中使用，其名义制冷量达 3200w，比 一台 2800w 一拖一普通分体式空调器制冷能力大 1.14 倍；一拖一普通分体式空调 器无法集中使用，达不到更为理想的使用效果；一拖二变频空调器虽然也能达到较 大的制冷效果，增加频率或提高电压来增加制冷量受到热交换器的限制，其制冷量 的提高极有限，且能效比还 有较大的降低。当然，分室切 换一拖二空调器 2 个房间 同时使用时，达到稳定的时间 要长些，比 较缓和地趋 近设定温度， 对于身体的适应 性还更有利，并且通过定时 提前开机等方法，也能解决“ 稳定时间长”的问题；变频一 拖二分体式空调器和分室切换一拖二空调器一样，二个房间可以同时使用，但耗电 量是分室切换一拖二空调器的 1.36 倍，十分耗电。成本费用见表 5。 1.3 变频式空调器控制系统复杂，故障率高。 使用空调器最怕的就是可靠性差，特别是分体式空调器，不能送到维修店去修 理，要请维 修人员到现场来修理，将会给用户带来较 大的维修费用损失和麻烦。 变 频空调器控制部分十分复杂，除了普通空调器的电脑控制外，增加了复杂的变相、 变频、变压 系统， 6 这些系统从电子元件的数量到控制系统的复杂程度都是普通空调器无法相比的。空 调器从强电控制到单板机的电脑控制，已经进了一大步，但也对空调器的可靠性提 出了挑战。尽管电脑控制的空调器已经有长足的改进，但也未能赶上机械控制空调 器的可靠性。普通空 调器的返修率中，控制系统占了 60%。变频空调器的控制系 统又比普通空调器复杂 得多，仅从电子元件的成倍增加，已明显看出变频机的故障率比普通空调器高很多。 变频空调器与普通空调器相比，从功能到性能增加量并不明显，不少重要的性能参 数还有所降低，故障率高、可靠性更差。 2、分室切换一拖二分体式空调器的构想 分室切换一拖二空调器是在吸取了普通单压缩机一拖二分体空调器失败的基 础上构想出来的一种设计可靠、运行稳定、价廉物美、 节电节能、使用灵活方便的产 品。解决了一台压缩机既能同 时使用两台室内机，又可以单独使用任意一台室内机 的难题。 2.1 分室切换一拖二空调器控制模式的优点 2.1.1 分室切换一拖二空调器有单独房间运行功能。指两个房间都可以单独运行，此 时空调器的运行相当于一台普通分体式空调器的运行。此时空调器的能力最大，如 果分室切换一拖二空调器选择偏小时，在负荷最大时最好采用该模式运行，可以得 到较好的使用效果。一般在超过 36的室外环境温度 时，采用单独房间运行功能较 好。 2.1.2 有分室切换二室运行功能。指该机有两室同时开机使用的功能，两室同时开机 时，空调器是按两室分室切换运行。分室切 换运行时，有最 长运行时间的规定，其目 电 磁 阀 1毛 细 管图 一 分 室 切 换 一 拖 二 分 体 空 调 器 制 冷 循 环 图液汽分离器压缩机 室 外 侧轴流风扇 贯 流 风 扇室 内 侧房 间 2电 磁 阀 房 间蒸 发 器冷 凝 器 蒸 发 器贯 流 风 扇 7 的是为了防止房间的控制温度波动太大，使空调房间不会出现时冷时热的现象。切 换时间越短，房间的降温速度越稳定。分室切 换一拖二空调器的这一功能改善了普 通定频分体空调器室内控制精度差，室内温度时冷时热的缺点，同时也改善了普通 空调器停机、开机频繁，启动功耗大的缺点，达到两个房 间的温度均匀降低的目的。 2.1.3 分室切换一拖二空调器的自动运行功能，也是“ 傻瓜”功能，只要开动自动控制 功能，空调器就能按照一般人都能感到舒适的温度条件运行，不需要进行温度设置、 风速设置等复杂的设置程序。 从以上的分析可得出如下结论：分室切换一拖二空调器结构组成只与一台半普 通分体式空调器相当，却完全可以作为二台普通分体式空调器使用，具有普通分体 式空调器的一切优点，且比普通分体空 调器更节能省电、灵活方便。 2. 2 分室切换一拖二空调器的节能省电效果分析 2.2.1 克服或降低了普通空调器启动频繁造成的较大功率损耗和电网的不稳定性 压缩机停机后，房间温度有所回升，因此，重新启 动时 ，压缩机是在较大负荷下 启动的，增加了启动的难度和启动功率损耗。更重要的是对电网的稳定性十分不利， 且压缩机的使用寿命由于电机线圈绕组电流的频繁冲击将受到较大的影响。这是普 通空调器的主要缺点之一。 分室切换一拖二空调器只有一个压缩机工作，利用选择较大制冷量，较快达到 设置温度的特点和空调器达到设定温度后要停机的特点，在不影响房间温度逐渐趋 近设置温度的情况下，巧妙减少空调器停机时间来控制两个房间的温度。克服或降 低了普通空调器启动频繁造成的较大启动功率损耗和对电网的频繁冲击。 2.2.2 减少了启动过程不饱和蒸发引起的制冷能力降低 空调器启动后一个较长时间，处于未稳定阶段，从 压缩机出来的高温高压气体 冷媒经过冷凝器冷却、毛细 管节流、蒸 发器蒸发，才能回到压缩机，完成一个制冷循 环。制冷循环全程达到十几米至几十米，一个 单循环时间大约为 50 秒，空 调器制冷 系统达到稳定制冷循环需要 5 分钟以上的时间，多的要几十分钟才能稳定。如果空 调器停启频繁时，不可能在 稳定状态下运行。启 动初期冷凝器没有过冷液态工质通 过节流供蒸发器蒸发制冷，启 动过程的冷媒过热密度降低引起了不饱和蒸发，降低 了空调器的制冷能力。严重 时实际制冷能力只有稳定状态的 50%。分室切换空调器 两室同开时，压缩机几乎没有停止运行，几乎没有波动，仍 处于较稳定状态；基本解 决了空调器的制冷量的启动损失。 2.2.3 分室切换一拖二空调器一机两用本身就十分节能、节电、节材 表 6 各种分体空调器用电量比较 启动至达到稳定阶 段 正常运行阶段 启动耗电量产品名称 和 制冷量 w 需要 时间 用电量 kwh 运 行 时 间 用电量 kwh 启动时 间 启动 次数 用电量 kwh 不饱和蒸 发功率损 失 kwh 按 8 小时 合计目用 电量 kwh 一拖二变 频空调器 2800+280 0 0.5 h 2.530.5=1.27 7.5 h 压缩机能效比 主 2.4w/w 配机 0.85 1.7117.5=12.8 7 s 1 次 不计 不计 1.27+12.8 =14.1 普通一拖 一 0.75 h 0.752.23=1.67 3.95 h 2.233.96=8.83 7 s 41 次 （4152.237） /3600=0.89 8.830.2 =1.77 1.67+8.83 + 8 2 台 2800 0.89+1.77 = 13.16 分时切换 一拖二 3200 1.0 h 1.01.30=1.30 7.0 h 1.237.0=8.61 7 s 1 次 不计 不计 1.30+8.61 =9.91 以上的计算按日开机时间为 8 小时计算的三种机型 20m2 房间相对用电量。从 表 6 中可以看出，分室切换一拖二空调器比普通 2 台一拖一分体空调器节电 24.7%，比变频一拖二分体空调器节电 29.7%；分室切换一拖二空调器比 2 台普通一 拖一分体空调器节约成本费 29.89%，比变频一拖二空调器节约成本费 47.96%。 2、3 分室切换空调器的合理性分析 2.3.1 分室切换一拖二分体空调器技术成熟、先进、合理，适合批量生 产。 分室切换一拖二空调器技术难度不大，与普通分体空调器相比，可以说没有难 度。在结 构上只增加了 2 个 电磁阀和一套室内外连接系统；在控制方面增加了对电 磁阀的时间和温度控制；控制程序中增加了以设定温度为标准的制冷时间分配控制； 室内控制 2 套系统独立使用，室外控制系统与 2 套室内系统共用。分室切换一拖二 空调器在技术上是成熟的、合理的。电控系统与普通空 调器没有太大的区别，具有 较高的可靠性。由于以上原因，分室切换一拖二空调 器制造工艺成熟，易于 进行批 量生产。 2.3.2 分室切换一拖二分体空调器深受工薪家庭的欢迎 分室切换的设想是在充分调查和仔细使用过普通空调器的条件下创想出来的。 经过推理、 试验、试用和改进，该机不但技术成熟，而且使用灵活方便、价廉物美、 节能省电，深受工薪阶层和广大群众欢迎。空 调器是用 电量较大的家用电器， 购置 费又高，工薪家庭大都很难购 置多台空