可变冷媒流量空调系统中变频技术与数码涡旋技术比较

　　目前可变冷媒流量空调系统在实际工程中得到了广泛的应用,各大空调厂家纷纷推出相应的产品, 20世纪90年代我国从日本引进变频技术，90年代后期美国谷轮公司开发了数码涡旋压缩机，并先后被用于数家空调企业。近几年,国内的空调厂家如天加、美的、海尔等也纷纷研制开发了数码涡旋空调系统。

　　舒适100就以下几个方面对变频技术和数码涡旋技术进行比较。

　　1 两种技术的比较

　　1.1 工作原理

　　1.1.1变频：压缩机的容量是通过变频压缩机马达的转速改变的。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。

　　从变频压缩机电机转速公式

　　（1）可以看出，在电机选定的条件下，频率与转速是一一对应的关系。调节电机输入频率，即可改变电机的转速，从而控制冷媒流量以适应不同的室内负荷。

　　（1）

　　——电机转速,r/min;

　　——电机定子供电频率,Hz;

　　——电机的转差率；

　　——电机极对数；

　　1.1.2数码涡旋:压缩机容量是通过涡旋盘的周期性啮合与脱开来改变的。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，两个涡旋稍微脱离。此时压缩机无制冷剂被压缩，从而也无容量输出，其不同容量输出时的原理示意如图1所示。图1中说明了输出容量分别为10%、50%、100%时的数码涡旋压缩机的变容量的原理。以一个20s的循环周期为例，如果PWM阀（数码涡旋无级能量调节阀）关闭（涡旋盘加载）2s，打开（卸载）18s，其容量输出就是10%；如果PWM阀关闭10s，打开10s，其容量输出就是50%；如果PWM阀关闭20s，其容量输出就是100%。加载时间占循环周期的比例可以在10%到100%范围内任意改变，从而引起输出容量的改变。

　　1.2容量输出

　　1.2.1变频压缩机的工作频率级别范围在30赫兹到117赫兹间，调节范围在50%-130%之间[2]。以一台10P的变频室外机为例,内部有两个5P压缩机，一台为普通的定速控制，一台为变频控制.。当负荷在5P以下时，变频压缩机启动并根据容量大小变化调节其输出量。当负荷逐渐增大到5P以上时，定速压缩机全负荷运转，变频压缩机仅输出其不足部分。当负荷在10P以上时，室外机为几台8P或10P模块并联而成，仅有一台变频室外机，其它的室外机内均为定速压缩机。这样，当5P压缩机的最小容量级别为25%时，10P的最小容量级别则为12.5%，20P则为6.25%，即存在模块越多，其最小容量级别越小的特点。但其负荷可调容量级别是有限的，其输出是间断的。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，当室内负荷需求变化时，压缩机则要对新的负荷有一段响应的时间。

　　1.2.2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，压缩机能够更精确的控制室内温度，并且更加节能。

　　1.3能效比/COP

　　1.3.1变频: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 [3]。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。

　　1.3.2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。

　　1.4综合部分负荷系数IPLV

　　1.4.1变频:COP系数表示的是机组满负荷运行时的性能。而实际工况中，空调机在制冷或制热时往往是在部分负荷下工作的。美国制冷空调学会提出了计算IPLV的计算公式：

　　IPLV＝0.17A+0.39B+0.33C+0.11D(kW/kW)

　　式中A、B、C、D分别为100%、75%、50%、25%负荷时机组的性能系数COP（或EER）。

　　由于变频系统在低容量时转为旁通控制，IPLV因此降低。

　　1.4.2数码涡旋: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。

　　1.5 室内温度控制

　　1.5.1变频:室温控制一般。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，在此过渡期室内温度控制不稳定。

　　1.5.2数码涡旋:室温控制优良。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。

　　1.6除湿性能

　　1.6.1变频:在闷热的梅雨季节，冷负荷可能会很低.这种情况下，变频压缩机的转速会很低，回气的速度也会很低。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。

　　1.6.2数码涡旋:在闷热的梅雨季节，尽管冷负荷可能会很低。在每一个循环（如10s）中，还是有几秒钟的满负荷运行状态。使得回气的速度成波状起伏，这使得平均蒸发压力和温度更低，除湿性能更佳。

　　1.7回油性能

　　1.7.1变频: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因难。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[3]。这对于容量越大的室外机组来说更加明显，因为回气管径很大，在部分负荷情况下回气速度很低。因此需要更频繁的回油循环，并消耗更多电力。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发热，夏季容易烧毁。

　　1.7.2数码涡旋:回油性好，在每一个循环（如10s）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，因此回油较好。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。

　　1.8环保

　　1.8.1变频:不符合EMC（电磁兼容）要求。变频控制器会产生高次谐波，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传送等。为解决电磁干扰问题，室外机/室内机都需添加噪音过滤器或扼流圈，从而提高了系统的造价。

　　1.8.2数码涡旋:符合EMC电磁兼容要求，无变频系统产生的高次谐波等带来的一系列问题。