空调三种不同调节技术的比较.doc

三种不同调节技术的比较变频技术的工作原理:压缩机的容量是通过压缩机马达的转速来改变的。当室内负荷要求提高时，压缩机马达的频率随之增大，从而导致马达转速更快，容量更高。同样地，当室内负荷要求随之降低时，压缩机的频率减小，从而使容量降低。多级控制系统的工作原理:压缩机的容量是通过使用“热气旁通”的方法来改变的。在10匹的多联系统中，有两台各为5匹的压缩机。其中一台5匹的压缩机是双转子压缩机。在这台压缩机的上下汽缸之间，有一个内部旁通电磁阀。当阀门开启时，便有热气旁通，此时压缩机的容量从5匹降到2.5匹。同样地，在主排气管和吸气管之间，有一个外部旁通电磁阀。当这个外部电磁阀开启时，压缩机的容量还可以进一步降至1.25匹。数码涡旋技术的工作原理:压缩机的容量是通过涡旋盘的周期性齿合与脱开来改变的。当外部电磁阀关闭时，数码涡旋象标准型压缩机一样工作，容量达到100%。当外部电磁阀打开时，两个涡旋盘稍微脱离。此时压缩机无制冷剂被压缩，从而也无容量输出。所以，在一个10秒钟的循环中，如果涡旋盘加载2秒钟，卸载8秒钟，其平均时间容量就是20%。加载时间占循环周期的比例可以在10%到100%输出容量的范围内任意改变。二、变频技术的容量输出： 变频压缩机的工作频率级别范围在30赫兹到117赫兹间。压缩机以有限的容量级别运转（例：21级），所以容量输出是间断的。而且，当室内负荷突然从小变大时，压缩机的频率增加需要经过中间过渡段。这就意味着，如果室内负荷要求有所变化，压缩机则要对新的负荷有一段响应的时间，不能立即对应。多级控制系统的容量输出： 共有八级容量控制（10匹例）：12.5%、25%、37.5%、50%、62.5%、75%、87.5%和100%。这就意味著空调系统无法精确地控制室内温度。数码涡旋技术的容量输出： 数码涡旋的输出在10%到100%之间。由于通过改变加载时间的比例即可改变压缩机输出，从而实现了连续的容量输出，即无级输出。由于提供了连续的容量输出，压缩机能够更精确地控制室内温度，并且更加节能。的容量输出： 三、能效比COP 变频技术的能效比COP：变频器的损失大约占功耗的15%，这样就降低了系统的COP。当室内的总容量要求降低时（如10%、20%或30%），变频系统必须使用制冷剂的热气旁通进行容量调节，因为变频压缩机最低的容量输出为40%。在室内的总容量要求较低的情况下，由于制冷剂的热气旁通，能量会有损耗，系统的COP降低。由于马达的频率不断变化，很难测定变频系统的能效化。为了测量稳定的运行工况，必须用外部装置保证压缩机频率固定，这种情况下的能量测定不包括变频器的损失。为了获得真实的性能参数，典型的变频器损失15%必须计入，否则数据就会显示一个不真实的较高COP。 多级控制系统的能效比COP：COP在50%和100%两点性能较好，因为压缩机是在满足负荷情况下运转。但是在其它6个运行工况点，能效比都很低，因为旁通的回路在运转。 数码涡旋技术的能效比COP：数码涡旋没有变频器损失，同样也没有制冷剂的热气旁通，因此在10%到100%负荷范围内，COP性能良好。空载时的能量损耗很低（仅为10%），这也使得数码涡旋在部分负荷的情况下 COP也会更高。四、季节能效化SEER或IPLV 变频技术的季节能效化SEER或IPLV：根据GB标准，为了评估IPLV,应测量在四个工况点（25%、50%、75%和100%）运行时的COP。由于变频系统在低容量时运转为旁通控制，IPLV因此降低。 多级控制系统的季节能效化SEER或IPLV：由于系统在25%和75%工况点运行时进行制冷剂的热气旁通，IPLV会降低。 数码涡旋技术的季节能效化SEER或IPLV：由于没有制冷剂的热气旁通，同时没有变频器损失，数码涡旋系统的IPLV性能良好。最终用户将享受节能的好处。 五、旁通控制 变频技术的旁通控制：在低容量运行工况下，必须使用旁通控制。 多级控制系统的旁通控制：大部分的情况下必须使用旁通控制。 数码涡旋技术的旁通控制：不需要旁通控制。六、室内温度控制 变频技术的室内温度控制：室内温度控制一般。在长时间运行后，室内温度趋于稳定并接近设定温度。但是如果需要一个新的容量变化（如在同一个制冷系统中多开了几台室内机（，变频器控制就需要逐渐地提高频率，在此过渡期间室内温度控制不稳定。 多级控制系统的室内温度控制：由于只有八级调节，室内温度控制不精确。 数码涡旋技术的室内温度控制： 室内控制优良。在整个运行范围中（10%-100%），数码涡旋压缩机能够实现连续、无级的容量调节。如果需要一个新的容量变化（如在同一个制冷系统中多开启了几台室内机），压缩机的输出容量能迅速地从一个比例调节到另一个比例。数码涡旋压缩机使得系统能够对负荷变化作出更迅速的反应。七、除湿性能 变频技术的除湿性能： 在闷热的梅雨季节，冷负荷可能会较低。这种情况下，变频压缩机的转速会降低，回气的速度也会降低。这样就造成了较高的蒸发压力和蒸发温度。因此，此时的除湿能力降低。 多级控制系统的除湿性能：在闷热的梅雨季节，冷负荷可能会较低。这种情况下，大部分的排气都必须被旁通掉，回气的速度也会降低。这样就造成了较高的蒸发压力和蒸发温度。因此，此时的除湿能力也降低。 数码涡旋技术的除湿性能：在闷热的梅雨季节，冷负荷可能会很低，在每一个循环（如10秒）中，还是有几秒钟的满负荷运行状态。这使得回气的速度成波状起伏-一个接一个的波峰（全速）。这使得平均蒸发压力和蒸发温度更低，除湿性能更佳。八、可靠性 变频技术的可靠性： 当冷负荷低时，回油难度提高，因为变频压缩机转速很低。因此，回气的低速就造成了回油困难。为解决这个问题，变频系统在每隔一段时间的运行后必须加入许多的回油循环。这对于“Plus”系列的多联机（48马力）特别明显，因为回气管径很大，在部分负荷情况下回气速度很低。因此，“Plus”系列的多联机需要更频繁的回油循环，并消耗更多电力。该系统的稳定性差。室外机的PCB（印刷电路板）和管路十分复杂。PCB包括成千上万个部件，管路呈迷宫状，包括油分离器/旁通回路等。变频器控制板产生大量的热，夏季极易烧毁。 多级控制系统的可靠性：回油困难。当冷负荷低时，大部分排气必须旁通，回气速度很低，致使回油困难。运行寿命短。多级控制系统使用双转子压缩机。转子的滑片容易磨损，转子压缩机的效率比涡旋压缩机低。 数码涡旋技术的可靠性：回油性好。在每一个循环（如10秒）中，还是有几秒钟的满负荷运行状态。这使得回气的速度成波状起伏-一个接一个的波峰（全速）。同时，在每个空载期内，压缩机中无排气，所以此时无润滑油排出。运行寿命长。室外机的PCB和管路与变频多联系统相比，显得极为简单-无旁通回路，一个PCB就足够了。谷轮公司针对数码涡旋压缩机的柔性设计，使其运行寿命可打15年。九、环保 变频技术的环保：不符合EMC（电磁兼容）要求。变频控制器会产生高次谐泊，造成一些问题，如变压器/电容器过热、精密仪器的精度降低以及干扰电视信号、移动信号和地铁站信号的转送等。为解决电磁干扰问题，室外机室内机都需要添加噪音过滤器或扼流圈，从而提高了系统的造价。 多级控制系统的环保：符合EMC（电磁兼容）要求。 数码涡旋技术的环保：符合EMC（电磁兼容）要求。浅谈数码涡旋技术在空调系统节能中的应用材料工程学论文作者：本站来源：网络发布时间：2006-9-23 21:36:00发布人：admin永洪 郑学林 卢士勋摘要： 本文介绍了一种新的变容量技术数码涡旋技术的工作原理，并阐述了其特点及节能机理，详细说明了数码涡旋技术在实际空调系统（本文针对多联机系统）中的应用及节能措施。 关键词： 变容量技术 数码涡旋 多联机 节能0 前言 2004年9月16日，期待已久的空调能耗新标准终于公布，并于2005年3月1日实施。未来的空调产品能否达标，新标准为其划出一条底线最佳能耗比2.6，即能耗比低于2.6的空调产品将不再允许在市面销售。空调系统的节能已经刻不容缓，而变容量技术一直以来都是空调节能的热点。本文将介绍一种新的变容量技术数码涡旋技术及其应用。自2002年数码涡旋压缩机开始供应中国市场以来，数码涡旋技术目前已经在家用中央空调系统、商用多联机系统、风管机系统、冷水机组、机房空调系统及北方地区热泵系统中得到广泛应用，其技术优点相当明显。1 数码涡旋压缩机变容量控制原理艾默生环境优化技术事业部研发生产的数码涡旋压缩机利用“轴向柔性”技术，“轴向柔性”允许涡旋盘在轴向可以移动非常小的距离，确保涡旋盘始终以最佳的力进行工作。使得两个涡旋盘在任何运行环境下紧密结合在一起，保证涡旋压缩机有很高的能效比。数码涡旋的控制循环周期包括一段“负载期”和一段“卸载期”。负载期间，涡旋盘如图1（a）所示，压缩机像常规涡旋压缩机一样工作，传递全部容量，压缩机输出为100%。卸载期间，由于压缩机的柔性设计，使两个涡旋盘在轴向有一个微量分离（如图1（b）所示），因此不再有制冷剂通过压缩机，压缩机输出为0。这样，由负载期和卸载期的时间平均便确定了压缩机的总输出平均容量。数码涡旋压缩机一个工作“周期时间”包括“负载状态”时间和“卸载状态”时间，这两个时间的不同组合决定压缩机的容量调节。通过改变这两个时间，就可调节压缩机的输出容量（10%100%）。所谓“周期时间”包括“负载状态”时间和“卸载状态”时间。这两个时间阶段的组合决定压缩机的容量调节。例如：在20s周期时间内，若负载状态时间为10s，卸载状态时间为10s，压缩机调节量为(10s100 10s0)20=50 。若在相同的周期时间内负载状态时间为15s而卸载状态时间为5s，则压缩机调实量为75，容量为负载状态和卸载状态时间平均的总和。通过改变负载状态时间和卸载状态时间，压缩机就可以实现任意大小的容量（10100）。周期时间的概念如图2所示。图2 周期时间的概念 2 数码涡旋技术的优点21 容量范围广、温控精确、调温快数码涡旋压缩机的运行范围可以从10 到100，并且在这一范围内的输出是连续的和无级的，与变频技术的分级输出容量相比是一大改进。提供无级的容量输出的同时保证了房问温度的控制精度可以大大提高（0.5）。由于数码涡旋系统可通过改变负载和卸载周期时间迅速将容量从100降到10（反之亦然0，所以它能比别的系统快得多地对系统需求地变化作出反应。22 优良的季节能效比数码涡旋压缩机的性能经过JIS和ARI的标准的评价，证明具有非常出色的SEER。大范围的容量调节可以提高压缩机的季节能效比。23 良好的回油控制数码涡旋是唯一不需要油分离器或回油循环的系统。有两个因素使回油容易。第一，油只在负载周期内离开压缩机。所以，在低容量情况下，离开压缩机的油极少。第二，由于压缩机在负载周期内满负荷运行，负载周期内的气体速度足以使油回至压缩机。试验显示压缩机在最差的条件下，即100m 配管长度，30m 垂直落差且室内机、室外机位置可互换(有正常的回油弯)，负荷最低时都可以使润滑油回到压缩机。24 卓越的除湿性能除湿性的好坏也是保证用户舒适性的一个关键，尤其是在低负荷运行时。数码涡旋压缩机提供了非常好的除湿性，因为它与变频系统相比具有较低的吸气压力。在任一百分比容量调节，负载状态时压缩机全负荷运行，全负荷运行将导致较低的平均吸气压力，得到较低的显热比。25 电磁干扰非常小，无电磁污染问题数码涡旋系统产生非常小的电磁干扰，因为涡旋盘的负载和卸载只是一个简单的机械操作。这一独特的性能不仅使数码涡旋系统不需要昂贵的电磁抑制电子装置，也增加其可靠性和简易性。26 无需制冷剂旁通大多数现行技术选用热气旁通和液体旁通装置。因压缩机不能达到极低的容量。所以需要这些旁通管保护装置。数码涡旋系统能使容量低至10，所以无需这些旁通管，因而节省了开支并使系统简化。3 数码涡旋技术在多联机中的应用及节能措施据一项在上海及周边地区的调查分析，多联机、风管机、冷热水机组、单元式机组分别占到此类市场的70、13、12、5。2004年上海市场多联机市场容量在10亿元左右。可以很明显地看出，多联机已经明显占据主导地位。目前，国际上单冷媒多联系统主要有变频多联系统和变容多联系统。变频多联系统起步较早，而变容多联系统是最新发展起来的高新技术，能够很好地解决容量调节等问题，成为了单冷媒多联系统的发展方向。在室内机和室外机的外形方面，数码变容多联机和变频多联机没有太大的不同，但在容量调节方面，两者有本质的区别。变频多联机通过改变压缩机的频率来调节，而数码变容多联机则通过数码变容压缩机容量的改变来调节。数码变容多联机能够满足人们对空调任意调节、精确控制的要求，具有节能、舒适、噪声低、使用灵活等一系列优点。数码多联中央空调集一拖多技术、智能控制技术、多重健康技术等多种高新技术于一身。在节能技术方面主要采用的数码变容涡旋压缩机技术、双压缩机技术、制冷剂直接输送技术、制冷剂的智能分配技术、风机调速技术等。31 数码涡旋压缩机技术数码涡旋压缩机实现容量调节的内部结构及过程前面已经作了详细的介绍，这里不再说明。数码涡旋压缩机可以在10和100的范围内，输出任意大小的容量（无级输出)。32 双压缩机技术对容量稍大的机组采用两个压缩机（一个数码变容涡旋压缩机，一个定容涡旋压缩机)。采用两台压缩机并联，有以下优点：（1）有效的容量控制，小于数码涡旋压缩机的容量时，只需启动数码涡旋压缩机，大于数码涡旋压缩机的容量时，启动定容涡旋压缩机和数码涡旋压缩机；（2）提高可靠性，较单台大压缩机停开次数减少；（3）启动负荷降低，单台压缩机的启动时间可以分别用时间延迟方法分开；（4）备用性，如果一台压缩机损坏，还有部分容量；（5）置换费用减少，如果一台压缩机损坏，可花较少的费用去更换压缩机。直接输送制冷剂技术系统直接以制冷剂作为传热介质。传送的热量几乎是水的10倍、空气的20倍，而且不需庞大的风管和水管系统，减少了输送耗能及冷媒输送中能量损失。表1是几种传热介质性能比较表。种类利用热输送冷量kJ/kg输送100kW冷量时耗能水显热20.1 (t=5)4.05空气显热10.1(t=10)6.38制冷剂潜热2062.16表1是几种传热介质性能比较表 由表1可知，同样输送100kW的冷量。以制冷剂作为输送介质，所需的输送系统耗能仅为室内风机所耗的2.16kW分别是以水和空气作为传热介质所需能耗的52.7%和33%由于采用制冷剂直接蒸发制冷，没有传统中央空调系统先把冷量传递结水，再由冷水传给室内空气这一中间过程，减少了一个能量传递环节，从热量传递的网络图上看就是减少了一项传热热阻，当然也就减少了能量的损耗。34 制冷剂的智能分配技术数码变容量压缩机加电子膨胀阀组成的制冷系统，可实现大范围内流量的调节，以适应整体负荷的变化。通过电子膨胀阀的制冷剂流量由以下两个因素决定：（1）蒸发器进口和出口的温差；（2）室内温度和空调设定温度的温差。室内电子膨胀阀是一个反馈元件。在使用电子膨胀阀进行流量调节时，一般有以下两种方法：一是控制蒸发器出口的真实过热度，用一只压力传感器和一只温度传感器置于出口处，分别检测蒸发器出口处的压力p2和温度t2，p2为蒸发压力pe，换算pe对应的制冷剂饱和温度即蒸发温度te，再计算温差t=t2-te，将其作为控制参数，见图4(a)；另一种情况是用两只温度传感器分别检测制冷剂在蒸发器进口和出口的温度t1和t2，计算温差t=t1-t2，并以其为控制参数，见图4(b)。t的数值决定了电子膨胀阀的开度，即控制过热度，通过电子膨胀阀的调节使蒸发器始终保持最佳状态。图4 电子膨胀阀控制过热 电子膨胀阀按理想方式分配各个房间的制冷剂流速，由模糊控制将舒适度调整至最佳，通过图5空调系统得到蒸发器进口和出口温差，再加上室温和设定温度的温差，计算出过热量和室温状态，然后启动阀门来控制制冷剂流量。通过对电子膨胀阀开度的控制可以实现制冷剂在各室内机蒸发器的智能分配。图5 电子膨胀阀对制冷剂流量的控制35 风机调速技术数码多联机组可以实现能量10%100%范围内的无级变换，随着室内负荷的降低，室外冷凝器的能力变得很大，为实现节能和系统的合理匹配，室外换热器的风机采用调速技术。4 节能效果分析41 能效比数码多联机组由于采用了数码涡旋压缩机等新技术措施，系统具有很高的部分负荷能效比.三星某数码多联机组能效比的测试结果见图6，从图不同机组的能效比比较可以看出，在整个运行过程中三星DVM空调系统的能效比都要高于传统的整体空调系统。42 运行费用数码多联机组具有高能效比和高季节能效比，系统运行时可以大幅度节约能源和运行能源费用。从表2可以看出，与冷水机组相比，数码多联机组可以节约费用21%，与整体系统相比，数码多联机组可以节约费用48%。表2的比较进一步说明了数码多联机组具有优良的节能潜力。项目