空调「变频」到底是什么意思?怎样才能更省电?

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匿名的论坛用户   2021-1-7 20:36   5693   10
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热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-7 20:36:07

变频是相对于定频来说的。空调变频和定频的区别,主要是压缩机运行原理不同。变频空调的压缩机能够在长期开启运转的情况下适度调温,如果室内不需要大量冷热时,空调就会以低频的状态运转,智能地恒定控温,而定频空调则需要通过人为操作进行空调冷热的开关机调节。
举个栗子,比如设定温度为18℃,定频空调的运行规则是当室内温度达到设定的温度18℃,空调就直接关机了。当温度再超过18℃时,空调又自动重启。而变频空调,当室内温度达到设定的温度18℃,不是自动关机,而是处于待机状态。当温度再超过18℃时,空调不需要重启,自动进入运行状态。
因为空调是大功率电器,开机重启需要大功率输入,就更耗电。变频空调省电的原理就在这儿。
[h1]变频空调和定频空调各自的优缺点是什么?[/h1][h1]变频空调优点:[/h1]1.快速制冷/热:变频空调启动后,会以最高的功率运转,迅速制冷/热,使室内温度一下子达到设定温度,无论是寒冷的冬季,还是炎热的夏天,都可迅速地获得舒适的室温。
2.舒适的室温控制:变频空调因为可以控制压缩机的转速,自如地改变功率的高低,以保持舒适的温度。
[h1]变频空调缺点:[/h1]收回成本时间长:变频空调虽然节能省电,但价格更高,一开始所需要投入的成本较高。再加上变频空调节能的效果会根据不同的使用环境和使用习惯来决定,总体来说只有使用时间越长,均摊的成本才会越低。
[h1]定频空调优点:[/h1]性价比高:定频空调相对来说在市场上的售价比较适中,产品性价比较高。
[h1]定频空调缺点:[/h1]费电:如上所说,定频空调很大的一个缺点是比变频空调更费电。
噪音大:定频空调噪音一般比较大,同时在舒适度、人性化和健康功能的设计方面没有那么完善,远不及变频空调。
[h1]变频空调和定频空调该选哪种?[/h1]综上,空调是常用且不会轻易更换的电器,无论是对于商用还是家用人群来说,选变频空调不仅更省电,而且舒适性更高。而在变频空调的品牌中,个人强烈推荐大金,不接受反驳。


一是,大金空调的质量好,用10年都不带坏的,这一点很多人都知道;二是,大金是个历史比较悠久的牌子,技术很过硬,而且他们家的家用产品全都是变频的。
另外,大金空调的舒适性和人性化设计,深得我心。除了运行噪音小,还有创新的康达效应气流,就是能让冷风从房间顶部均匀下降,不直吹人体;让热风从地面缓缓上升,暖人先暖脚。气流自然无感,整个空间受冷受热都很均匀,人体感觉就更加舒适。


空调怎么用才能更省电?
最后,关于空调的省电问题,作为一个大金家用空调的资深用户,忍不住分享一些小窍门。
1. 合理的温度调节范围:不要将温度调得过冷或过热。以下正常的温度范围,能耗都是比较小的:
制冷时:26℃-28℃(夏天26℃是比较适宜人体的温度,太低则容易引发不适)
制热时:20℃-24℃(冬天室内温度过高,和室外形成太大温差,容易引发感冒)
2. 挡住室外的阳光和空气,制冷或制热效果更佳:尤其是夏天,开空调除了关窗也要记得拉上窗帘,冷气才来得快;
3. 定期清洁空气过滤网:空气过滤网如有网眼阻塞时会降低制冷或制热的效果,而且浪费电力,建议约每隔2周清洁一次;
4. 不使用空调的季节,断开电路开关:因为即使空调不运转,也要消耗2W的电力。
除了以上通用方法以外,忍不住要偷偷告诉你,大金近年来的一些家用空调产品自带省电运转功能,可降低耗电量



以上,来自一个普通用户的辛勤整理,虽然不是技术牛,但都是比较通俗的经验分享,希望能解决题主的疑问。
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热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-7 20:36:08
很开心遇到一个与自己所学专业相关的问题,毕业设计也涉及到l能回答这个问题真的是非常的荣幸啊!
要了解空调变频~,是的,首先必须先了解空调!
提到空调,大家一般想到的肯定是家里用的壁挂式或者柜式的。这种空调我们称之为局部空调机组,我想楼主所谓的空调变频指的也是这类空调。但不得不提的是另一类空调,也就是我们所说的中央空调,大家去超市,KFC,医院等等所谓的大型公共建筑,一般都会装有这种空调。
那么以上两类空调有什么区别呢?这就得从如何消除室内的冷(热)负荷说起了。说白了就是如何在夏天让室内温度维持在一个让人舒适的温度(通常25℃)。家用的不用多说了,@蔡哲的那幅图片讲的很清楚,通过压缩机压缩,将能量给制冷剂,制冷剂在蒸发器表面与空气换热,此时空气被冷却到18℃左右,在通过风机吹出来中和室内温度。—————————无法理解?做个比喻~见过割草机吧,草坪上草太长了(室内温度太高),我给割草机通电(压缩机压制冷剂),刀片割草(冷空气中和室内温度),当然,这只是个形象的比喻。
接着说中央空调,它的原理也差不多。原理图如下

压缩机压缩制冷剂,制冷剂在蒸发器侧与水换热(一般将水温控制在8℃),再通过水泵将冷冻水送到各个空调房间,与空气换热(一般空气冷却到18℃),在用冷空气中和室内空气,降低温度。


说道这里,将空调给解释清楚了,再解释变频,中学物理应该就讲过,电流的周围存在磁场,变化的电流产生变化的磁场,而电流在磁场中又受力的作用。电动机就是根据这个原理的出来的,我们将电动机接上电以后,交流电嘛,方向一直改变,所以磁场一直改变。

n0是磁场的转速,f1是交流电频率家用50Hz,p是级数(一般为1,根据三相绕组安排有关,深入可以以看看电工学)
磁场变化能够使内部的转子转动,转速

s为转差率,一般额定负载下1%~9%。
这样,频率与转速的关系也搞清楚了。下面重点来了,解释空调变频


其实空调变频是一个广义的词,他可以是压缩机的变频、水泵的变频、风机的变频。早期由于技术原因,只能对水泵、风机的频率进行控制,所以那会家用空调是没有变频这个概念的(家用空调没用到水泵,风机的耗能又比较小,相对于压缩机能耗,可以忽略),早期对压缩机的控制就是二位控制,什么是二位控制,很简单,夏天打开空调,设定温度,压缩机检测到室内温度达低于设定值,就关机,室内温度高于设定温度就开机运行。但是!!室内的冷负荷是不断变化的,就是说可能刚关机那会,很多人打完球回来,室内冷负荷立马高了,但压缩机不能频繁启停,无法让室内温度降下来。这就是矛盾所在,那么有没有一种手段,让压缩机不频繁启停,而是让他工作慢一点~,有!这就是变频技术了。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!现在讲楼主最关心的,省电和噪声!省电,那是对大型中央空调来说的,是的,是会省电,因为大型中央空调长期运行,冷负荷小的时候频率低,理论上是节能,实际中也相当可行!但是对于家用机我只想说呵呵!原因很简单
1)看原理就知道了。压缩机本来是到温度了直接关机的!你现在让他低频率运行,肯定不如直接关了省电.(这里要看你设定的温度)!
2)变频空调比不变频的肯定贵吧!贵个千把块钱,家用机开的时间很少,不肯能二十四小时运行,夏季(三个月)变频省下的电费。可能要省七八年,才能省这千把块钱。
3)其实我们老师说了,这就是一个噱头,卖点!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!接下来讲噪声,压缩机是挂在外面的亲!!!室内噪声是风机发出的声音,和变频没啥关系,或者说和压缩机变频没啥关系,给人的错觉而已,要噪声小些把风量调小点!!!这就和空调厂制造工艺有关了,别被变频这个概念给忽悠了!!!!
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热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-7 20:36:09
变频空调是指通过改变交流电频率以改变压缩机转速从而改变压缩机功率的空调,还有俗称直流变频空调也是通过控制电流以改变压缩机转速从而改变压缩机功率的空调。这种空调最大特点是不停机,当达到设定温度时就自动降低压缩机转速降低功率运行以达到冷热平衡,环境温度高时又自动提高压缩机转速以提高压缩机功率使之快速制冷并达到新的冷热平衡。传统空调压缩机转速和功率恒定,当达到设定温度时就直接停机,当环境温度升高到高于设定温度2度左右时再自动启动,一旦启动就全功率运行,由于频繁启动(启动电流很大)停止会浪费大量电能,同时启动和停止时噪音也很大以后可能会被淘汰。
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热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-7 20:36:10
我在其他地方回答过此问题,在这里也说一下吧。我毕竟是本专业出身,给大家科普一下。
变频,其实就是一种交流电动机的调速方式,全称叫变压变频调速(VVVF)。这个大家都说过了,几个朋友的答案也都说的差不多了,我这里简单重复下吧。
交流电动机的调速方式很多,比如调压调速、串电阻调速、串极调速、变频调速等等,但所有这些调速里面,变频调速是经济性和性能最为理想的方案,现在变频技术已经广泛各种工业和民用负载中,是交流电动机调速的主流方向。
这种调速方式用在空调上,取得的效果就是压缩机电动机转速可变,从而使压缩机压缩制冷剂的量可变,从而使制冷剂循环的速度和量可变,最终的结果就是制冷量或者制热量可变。
以制冷为例,制冷量可变就做到了可以根据温度设定的需要来确定制冷量,如果我设置25度,当前温度只有25.5度,那么空调就以一个小制冷量让温度降到25度,然后以一个更小的制冷量维持25度的温度;如果当前温度为30度,那么空调就让压缩机全速运行,迅速降低温度,到接近25度时降低制冷量。这样就做到了更好的控温效果。
对了,卖空调的经常说我家空调是全直流变频,我们都知道直流根本就没有变频一说,那怎么还直流变频呢?其实它的意思是变频器采用交-直-交变频,就是先把50HZ的家用交流电整流成直流,然后再逆变成需要频率和电压的交流来驱动电动机。
说到这里, @Si Lee 的说法我就要反驳一下了,虽然她说的原理部分是正确的,但是变频空调绝对不简单的是噱头,它对温度的控制精度比定频空调高很多。定频空调也并不是你设定25度它就到25度停机,它要在24.5度停机,然后到25.5度甚至26度的时候再启动制冷(这取决于不同空调的控制算法),不然就会造成频繁启动压缩机。所以其温度控制精度在1~1.5度,而变频空调可以把温度的波动轻松控制在0.5度以内,舒适性还要多解释么?
从省电的角度讲,变频空调并不一定绝对比定频空调省电,比如室内温度很高的情况下,定频和变频空调同时最大功率制冷,它们耗电其实是差不多的(甚至变频还会多一点点变频器损耗),但日常使用场景中,变频空调一直开着是比较省电的,一般都要比定频空调省电10%~30%。所以大家在购买空调的时候,如果是常用的房间空调,还是尽量以变频为主。当然,对于一些平常不怎么住人偶尔开几次的客房空调,定频空调的低价格还是有优势的。
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补充1:
看到有朋友在评论中说省电的具体原理,这里我也说一下吧,但是这稍微涉及到一些电机专业知识,所以我在上文中没有细说。
电动机这个东西有个特性,那就是其启动电流非常大,从数据上讲,电动机的启动电流可以达到正常工作电流的8~10倍,所以频繁的启动不仅对压缩机的寿命有影响,对功耗更是一个很大的浪费,当然为了降低启动电流,定频空调会采取一些措施,但是其启动电流依然很大。对于变频来讲,这个问题就不存在了,首先就是变频空调不会轻易停机,再者就是变频空调启动的时候,只需缓慢提高频率就可以让压缩机电动机启动起来,这就是我们平时所说的软启动,损耗比直接启动肯定小的多。
从上面的分析就可以看出,如果定频和变频同时最大功率运行,那么两者的耗电量没啥区别,但是当在维持设定温度的时候,变频空调就大显身手了,它不需要频繁启动,只需要以一个极低的功率工作,对于1~1.5P的空调,这个功率甚至可以低至100W左右,这时候整个空调的功率也就150W左右,自然非常省电。但是定频空调这时候就惨了,需要过一会儿启动一次,启动非常频繁,启动损耗也非常大,同时温度起伏变化很大,室外的压缩机也一会儿蹦一声启动,一会儿蹦一声停下,一会儿又蹦一声启动~此时变频空调的耗电量一般要比定频空调低20%~30%,这个数据就是这么出来的。
所以看上面的分析,我们就可以看出,对于变频空调来说,一晚一度电的确是可以实现的,但是由于室外温度差别大,房屋保温性能差别也大,不同人群设置的温度也差别很大,所以大家的体验会有很多的差别。
以我自己的习惯作为例子来讲,我睡眠时候温度一般设定27度,到晚上12点后自动调节为28度,你问我怎么实现的?哈哈,我用的空调伴侣,可以设置睡眠温度曲线的。然后早上起床前一小时再下调为27度,这个温度可能对于很多朋友来说有点高,但是没办法,你可以认为我喜欢蹬被子。
我的卧室使用的是1P的变频空调,卧室保温性能非常好,空调最大制冷功率在1000W左右,我有电量统计数据,如下:
7月3日 1.547度
7月11日 1.62度
7月18日 0.841度
7月24日 3.716度
8月1日 1.519度
8月7日 2.987度
8月12日 4.594度
8月16日 0.667度
8月19日 0.837度
8月24日 2.526度
对于超过3度的用电量,一般是在家午休,中午室外温度高,空调运转负荷大,所以用电量比较多。
通过上面的数据可以看出来,其实如果温度设置合理,变频空调的节能效果是非常明显的。为了避免广告嫌疑,我就不说是什么品牌的空调了。
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热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-7 20:36:11
看了几楼的文字,我觉得有些偏专业化,而且对变频的解释好像也不到位。
我尝试下通俗化解释吧。

一、不理会原理,空调是个什么东西?
我们先想想,不用任何科学术语的想想,制冷空调是个什么东西?(简单起见,咱们只讨论制冷的空调啊)
不管您怎么想,对我来说,制冷空调就是个会吹冷气的盒子。
这个盒子里有一系列的东西,制造冷气,向外吹风,咱们把这一系列和电有关的东西就当作电机就好了,事实上风机、压缩机等这一系列的空调内部的制冷机构也的却可以用电机来称呼,当然咱们要是认为空调盒子里面的是个会吹冷气的猴子,其实从框图来看也是对的,所以空调其实这个样子的:

说白了,制冷空调就是个冷气盒子,变频也好不变频也罢,从表现上说都是冷气盒子,只不过吹冷气的方式有些不同而已。

二、变频冷气盒子和不变频的传统冷气盒子有什么区别?
简单说就是悟空吹冷气方式的不同。
假设室温30度,目标温度是25度
对传统冷气盒子来说,里面的悟空是这么吹冷气的
悟空一开始就开足马力往外吹冷气,当温度降到26度的时候,悟空就不吹了,因为前面一直是开足马力吹的,所以即便现在不吹,前面吹出的冷气还是会使房间温度往下降,而且温度可能一直会降到24度,然后在慢慢的往上升,当温度升到27度的时候,悟空发现了,又开始开足马力吹,当再次吹到26度的时候,悟空就又不吹了,如此循环。
这就是传统不变频空调的控制温度的办法。

而在变频冷气盒子中,里面的悟空就改变了吹气方式
悟空一开始也是开足马力往外吹气,但只要温度降一点,悟空就把吹气的马力往小调一点,比如温度在29度的时候,悟空开4/5的吹力,温度28的时候开3/5的吹力以此类推,即便温度到了25度,悟空还是不会停止吹风,只是可能是以很轻微的力道在吹,这样温度可能就会回升,但温度一回升,悟空就立马加大了吹冷气的力道,当时就把温度回升的势头给掐死了,只要悟空不累(功率够),房间的温度就能精确的维持在25度。

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三、为啥悟空(电机)吹冷气的方式能改变(正说开始)
为啥以前悟空(非变频电机)不能像现在的悟空(变频电机)那样输出?
还是简单的说吧,过去的交流异步电机,拖动的负载不变的情况下,电机转速是很难改变的
,和交流异步电机转速有关的只有两个东西,一个是电源频率,一个是电机极数。电源频率大家都能理解,而电机极数是电机本身的参数,所以过去的交流异步电机基本上就几个恒定的速度,因为过去没有能改变电源频率的本事,那那个时代要求用到电机速度可调咋办?很简单,换种电机——直流电机,所以过去直流电机一直是调速领域的主流。而限于体积和成本,做直流调速压缩机什么的实现起来不太容易,所以一般的空调始终采用的是恒定输出的交流压缩机,只是对空调什么时候停止吹冷风,什么时候马力全开做了优化处理。
交流异步电机制造成本、稳定性上都比直流有优势,所以人类还是想尽办法要让交流电机能调速。
后来科技发展了,人类发展出能改变电源频率的办法,这样交流异步电机的调速就能做到了,只要控制频率高低就能控制电机转速的高低,于是就有了变频电机,于是压缩机也能变频了,于是就有了变频空调。

四、变频空调真的省电吗?
这取决于你使用的环境。
比如家用目的,对温度敏感度不高,那么变频空调对温度精准的控制会导致电机始终运行,虽然转速可能很低,但是始终处于运行状态,所以相同的人类主观感受下,变频空调未必就省电,事实上家用场合说省电没有任何意义。
但是,在大面积长时间需要稳定温度的场合下变频空调的确比传统空调要省电一些。

五、变频空调真静音吗?
其实,那是因为吹风量的关系啊,不过从表现上说说,变频空调的声音的确要更安静一些,因为大多数时候变频空调可以吹的比普通空调轻微一些。
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热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-7 20:36:12
这是一个非常头痛的问题,请大家一起跟我念----变频不等于省电 变频不等于省电 变频不等于省电
不省电我买什么变频 :变频为了舒适,省不省电还得看能效标签。定频和变频如果能耗标签的数值 相同,那么节能效果是基本相同。不过现在定频基本看不到一级产品了


(红线里的数字越大空调越省电)

[h1]首先简单了解一下定频空调[/h1]


压缩机固定转速运转,达到设定温度时停机,等待温度上升时在启动,周而复始,这种空调靠反复起停来达到控制室温的作用,对温度敏感的人群,舒适度感觉较差,甚至晚上停机时有可能热醒 (这种温度变化是明显可以感受到的,制热时更为明显)
这种空调构造简单,部件少,故障率低,即使出现故障也比较容易修复。但是这种空调目前主打低端市场,甚至有些产品为了降低成本仍然使用r22制冷剂和铜铝管。 (r22压力低,压缩机壳体也更薄,噪音相对更大)
[h1]变频空调的特点和优势:[/h1]

变频空调指变频调速,说白了就是改变压缩机转速,根据制冷负荷调整转速,也叫做转速可控型空调。现在使用的常见的压缩机基本都是20-120hz运转,电机结构也与定频的感应异步电动机不同,采用的是直流电机,永磁体转子。
早期的交流变频空调是有阶段变速的,空调压缩机电机为感应式交流变频,这种变频转速不容易稳定控制,并且要工作较长时间才能体现节能优势,而现在的变频空调已经是直流无刷变频,内部动力结构工作原理与洗衣机bldc电机相同。世面上已经很少看到交流变频空调了。
[h1]全直流o r非全直流: [/h1]

全直流变频空调指,室内机风扇电机,室外机风扇电机,压缩机,均为变频控制,通常也都是带有电子膨胀阀的,这四个部件协调合作,根据室内外气温,设定温度等因素,自主调节运行频率,保证空调始终高效运转。同时室内机风扇送风模式更多样,更安静。适应工作温度更广,低温制热,高温制冷都更加轻松。
而非全直流变频,仅有压缩机为变频,室内外风扇电机。均为普通定频,温度控制精准度明显弱于全直流变频。也有人叫假变频,通常为三级或者二级能效产品。本人不推荐购买。未来也会被市场所淘汰。



下文中举例说明的机型为三菱电机zhj12va 额定制冷工况制热工况均为上图为准。
眼尖的同学一定发现了,这个变态,1.5p机器冷媒重注了1.5kg!这根本就是大2p的充注量 。一般的1.5p产品三级能耗的会充八百多克,一级的会充一千克,而这个充了1.5kg。我只能说,这货为了制热性能,室内外换热器面积等于2p产品。里面压缩机用的和WGJ,2.5P机型一样的压缩机130。
所以还是那句话,同容量空调,同r410a冷媒充注量越高代表换热器越大。(新r32冷媒摩尔质量不同充注量更低)
1制冷制热更迅速:你最需要空调的时候是什么时候,一定是回到家中刚开机的时候,变频空调,可以超过额定制冷功率运行,例如典型的上一代大拿挂机,三菱电机zhj12va,额定制冷量3600w,大1.5p。但是在开机时,按下强力键(室外室内温度较高,满足高频运行条件时)经过启动速度之后就可以升到最大功率运行,最大制冷能力达到了4900w,也就是大1.5p空调在开机时可以变成小2p能力,帮助室内快速降温。输入2170w,输出4900w。能效比仅为2.26。此时效率较低,反而不节能.主要是为了快速降温。而定频空调额定功率是无法改变的,无论温差多大,你都不能改变他的制冷速度。
制热时这机器更加变态最大制热能力达到了8100W,相当于1.5p机器制热时变成大3p能力。两倍的速度提升室内温度。(当然了松下VE更强,但是我没钱买。。。 )
购物提示:  最大制冷/制热能力也是空调整体性能的体现。同样p数下,最大能力越强,带表整机性能也越强。一般一级能耗产品最大能力都会超过额定较多,而三级能耗产品基本没多多少,也有些稍显落后的厂家,如大金(帕缔能除外),富士通等他们的产品哪怕是一级也比同价位三菱电机,松下,日立,美的格力(限nh)等小上不少。
2稳定运转更节能:当达到设定温度时,(约1小时内)空调逐渐降低工作频率,将室内,室外能量消耗寻找平衡点。来尽量减小温度波动。从高频逐渐降为额定功率的50%频率运行,此时效率逐渐提到最高。
额定功率时输入930w,输出3600w,能效比为3.87。
而空调大部分时间在“中间制冷量”范围运行,该运行能力为空调效率较高阶段。
中间制冷量该款空调输入仅为270w,输出达到了1700w,此时效率基本为最高,达到了5.86. 该参数非常重要, 该参数非常重要!!!是空调较为有利的运行频率。也是APF测试的关键数据。当然还有更高的,六点几也见过。
如果空调和房间米数选的好,空调将比较容易在此频率附近工作,而不是在最低频,此阶段最为节能和省电,也就是我们所说的恒温/保温阶段。该阶段为变频空调最为节能的工作状态。所以购买空调前建议大家下载说明书,查看中间制冷量,并计算效率。中间制冷量÷中间制冷输入功率。数字越大,保温时越节能(前提面积对应较为合适,也要查看apf能效等级)。
3内外温差小时没有长时间停机:当室内外温差较小,或者小房间大p数空调,设定温度比较接近室外温度时,变频空调将以最低频率运行,输入230w,输出900W,此时效率为3.91.而定频空调则较长时间的停机,此时湿度上升较为明显虽然温度不高,但是人体感觉闷热。例如夏季刚刚来临,或者夏季即将结束,可能会出现这种情况。但是空调压缩机通常都不会低于8-12hz运转,本人手动设置7hz时,压缩机发出异响及震动,不能连贯运转,导致报错停机,已经反复验证多次。如果最低频率时仍然制冷量大于实际需求还是会停机的。什么1hz,0.5hz。我对此事只想呵呵,啥也不想说。尤其是制热时,即使设定值和室外很接近,但为了吸气和制热效果考虑空调一般最低不会低于300w输入。一般也不会低于30HZ.达到设定温度后还是一样该停还停。
4电子膨胀阀:属于空调内部的截流元件,用于改变系统压力,这个部件好比一个500个档位的水龙头,可以根据冷热负荷,压缩机转速,调整流量,始终保持最合适的截流蒸发效率,带给用户的好处就是可以进一步的降低温度波动,最小制冷能力和最大制冷能力会得到提高,也更加节能,即使在低转速下也能保持良好截流和结露温度,低频除湿效果也有保证,让人不觉得闷热。但是国产空调2,3级,合资空调3级基本不会带有该部件,产品定位限制,购买前需要注意。
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夏季选购空调那些事
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热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-7 20:36:13
以上的答案已经把空调的原理阐述的非常明了了,但是对于「变频」二字的理解,还稍微欠缺了一点。

首先的首先,我们要明确,变频的直接目的是要改变压缩机内电动机的转速

学过一点电力电子变流与电力拖动方面的东西,又查了一些资料,所以关于这个问题,我不自量力地从整流电路电动机这两个方面回答一下题主的疑惑,如果有纰漏,还望各位多多指正。

要讲的东西比较多,可能比较混乱,我尽量简单点说。

现在市面上所谓的「变频空调」其实已经有了两个分支了,即所谓「交流变频」和「直流变频」,交流变频早于直流变频出现。但是在这里有必要说一下,所谓的「直流变频空调」,可以用高中的知识来判断:这是一个伪概念。试想,直流电哪来的频率?故而,「直流变频」的概念,只是当年为了傍上「变频空调」这棵大树而硬造出来的营销词汇,比较准确的名称应该是「直流调速空调」。

但是,为了各位阅读方便,本答案中「交流变频」和「直流调速」两种空调仍旧统称为「变频空调」,而与「变频空调」相对的,是普通的,廉价的(但不得不说稳定性更高,且我个人认为没有太大的劣势)「定频空调」。

接下来我将试图从压缩机的原理上来回答一下问题,变频空调是否更省电我不做评论,以我的知识体系,无法判断。就算更省电,在大部分变频空调的价格面前,没有意义。

至于噪音,我的结论是:会变小,但是意义不大。因为,变小的是室外机的噪音,室内机的噪音不会变小

空调的原理,高票答案已经说的非常通透了,有图有真相,我就不赘述了。

先说「交流变频」空调。

看完以上答案,想必诸位已经知道「压缩机」这个空调中的重要部件了吧,在压缩机这个部件之内,最重要的部件有两个:电动机和活塞,活塞在这里按下不表,我们来说一下电动机。

「定频空调」的压缩机,一般采用的是单相异步交流电动机

这种电动机的运行规律之一是:电源频率高,转速快,电源频率低,转速慢

首先我们来解释一下交流电动机的原理:在定子线圈中通入交流电,因为电流不断交变,因此定子线圈会产生一个不断交变的磁场,而处在磁场中的转子,会因为切割磁感线而产生电动势,进而产生电流。定子里产生了电流,又处在磁场中——对了,安培力!这样,不断旋转的磁场就会通过安培力推着转子转动啦!

以下就是交流电动机的原理,图片来自百度,画的是三相交流电动机,只显示了磁场的转动,没有画出转子,工作时,转子的转动方向是和磁场的转动方向一致的。



而之所以叫异步电动机,是因为:转子的转速永远赶不上磁场的转速,原因也很简单,如果转子和磁场同步,转子就不会“切割磁感线”啦,这样一来,哪里来的电动势?没有电动势就没有电流,没有电流就没有安培力……

磁场的转速又叫理论转速(一般记为n0),是这样计算的(以三相异步电动机为例):


n0=60f/p

f是电压的频率,电网中的频率都是50Hz,p是电机磁极对数。

而家用(之所以说家用,是为了区分大型场所空调,那种会使用三相异步交流电动机)定频空调的单相交流异步电动机,接线方式如图所示:




看得出来,十分简单,因此技术成熟,可靠性高,成本低,就是它的优势所在。

所谓单相,是指用的是一路220V,50Hz的交流电,即我们家里插座里的那种电。

电压波形是这样的:



对,就是普通正弦波。

以上,就是定频空调常用的电动机,一般来说,无法调速,即只能按照一个特定的速度运转,要么停,要么转

好了,以上是「定频空调」的电动机及电路原理。

最早的时候,变频空调,确切的说是交流变频空调,使用的是三相异步交流电动机

所谓的三相电:




三相电简单来说,就是三路不同步(当然不同步,同步的话就可以合成一路了)的单相电,相角相差120度。

有理工基础的人一定会问,明明我们所用的市电是单相220伏的,怎么可能会设计出使用三相交流电机的空调?这个问题就引出了「变频电源模块(电力电子变流技术中往往称其为『交流变频器』)」这个东西了,但它却拥输入直流电,输出可变频的三相交流电的能力。

再解释一下直流电是从哪里来的——

在电网中的单相交流电流入变频电源模块之前,还经过了一个整流桥,详细名称应该是单相桥式整流电路,如图:


(只关注那四个二极管的连线以及位置,不必在意左侧的变压器和右侧的负载)

电流流过整流桥之后,电压的波形是这样的:



再加一个稳压电容,就成为了基本可用的直流电了(虽然有波动,但电机的要求没这么高!!这不是玩Hi-Fi)。


(画着一个二极管的方框就代表整流桥,虚线框出来的部分,就是变频模块,包括CPU和六个IGBT——绝缘栅双极型晶体管,一种可以通过电压控制导通与关断的半导体器件,诸君理解成开关就好了)

接下来才是变频的关键:把输入进来的直流电,分成三路,分别控制它们的通断时间,造成一种类似于三相电的效果:


也许有的同学会有疑问:这种方头方脑的波形,也叫交流电?的确,交流电机不怎么挑食的,这样的波形,对于家用电机来说完全没有问题。而且,不要以为只有正弦波形才是交流电啊摔!!!

当改变导通的周期(也就是改变了公式中的f)时——如我们所愿,三相电动机中,磁场的转速n0改变了,所以转子的转速也随之改变——这就是早期「交流变频空调」的变频原理。

最为简单的「交流变频空调」的原理已经阐述完了。

接下来我们要说的,是电机上的改进。老的变频空调,使用的是异步电动机,而新一点的变频空调,开始使用永磁体同步电动机了。

在这之前先解释一下什么叫「同步电动机」:

同步电动机其实和异步电动机在结构上没有太大的差别,异步电动机的转子是不接电源的,也正是因此,才导致了转子的速度永远赶不上磁场的速度。

而同步电动机的转子,也是通电的,转子上就产生了南北极,这样,可以使转子不必非得与磁场产生转速差才能获得力矩。所以转自的转速可以等于磁场的转速,即转速同步,所以得名同步电动机

同步电动机的特性曲线非常好,调速简单。

原理如图:



(注意中间转子也是有极性的)

空调里应用的同步电动机,转子不需要通电,只需要贴上永磁体(就是磁铁啦)。

同步电动机在变频空调中的应用,获得了更好的调速性能,还有更小的噪音,因为定子上没有了线圈,所以减弱了一部分电磁噪音。

以上,就是所谓「交流变频空调」大致上的原理,包括交流变频的原理与电动机的原理都已经说明了,不知道诸君是否明白,如果有什么指正或者疑问,欢迎在评论里留言交流。

接下来,让我们说一下有关「直流变频空调」的原理。

「直流变频空调」的原理是:输出可调的直流电压,以改变电机的转速。

首先,来看看,直流变频空调所使用的整流电路,是如何实现输出可调的直流电压的。这个电路的原理比较简单,名字叫直流斩波器。


需要注意的是,虚线框出来的部分,不是真实的电路,而是一个模型。

真正的电路,可以把开关S用一个可以自关断的器件代替,比如IGBT,再加上一些用于稳压的电容电感就可以了。

为什么这样的电路可以实现调节电压呢?原因很简单:自关断器件的开关频率是非常快的,但频率并不发生变化。改变在一个周期内,开关开启与关断的时间,就可以改变输出的平均电压,正如这个公式所示:

Uo=(Ton/Ts)*Ud=D*Ud

其中,Uo是输出电压,D是占空比。改变占空比,即改变了输出的平均电压,由此改变了转速。

在这里说一说「直流变频空调」所使用的电机——直流无刷电机。

在此之前先介绍一下直流有刷电机:这应该是原理最简单的一种电机了:


直流电机的运行规律很简单:电压高,转速快,电压低,转速慢

在这张图中,我们应该注意的是编号A、B的那两个装置:电刷和换向器,有了这两个部件才能使电机一圈圈地转,作用主要是变换转子电流的方向,没有它们,转子只能停在一个位置。

在直流电机的运行过程中,电刷和换向器之间的摩擦,造成了电机绝大部分的噪音,因此空调是万万不能选用传统直流电机的,要不然非得被邻居投诉不可。

因此,空调内的电机就只能选用直流无刷电机了,要说这无刷电机也简单,把本来用机械手段换向的转子电流,改成了由半导体器件开关换向,光是这样还不行,还得把定子和转子翻个个儿,定子转起来,转子停下来,要不然还得有摩擦器件。

于是乎就有了定子线圈在外,永磁体转子在内的设计……对,没错,丫几乎就是一同步交流电动机……可谓是殊途同归啊。不过,直流无刷电机比同步交流电机多了位置传感器,这是电子换向的基础。

好了,到此为止,「交流变频空调」和「直流变频空调」都已经讲完了,因此这个答案也算是告一段落了。

接下来是关于空调噪音的分析,假设一切零部件质量合格,噪音来自以下几个方面:

噪音部分在最后的update中有神转折,详情在末尾

1,电磁噪音,这个是客观存在并且无法消除的,比如说变压器的嗡嗡声,电机里因为有许多线圈,必然产生电磁噪声。

2,摩擦部件,这个主要不在电机上(电机的摩擦部件只有转子和电机外壳接触的地方,有轴承,不会有太大的噪音),而体现在活塞之类的地方。

3,转子质量分布不均匀,使得转动有噪音产生,且与转速有关。

4,风声。

来看一看刚才提到的四种电机各自的噪音来源:

定频空调:转子可能有电磁噪声,定子一定有,摩擦器件只有转子与电机壳体接触部分,另外转子结构简单,转速恒定,应该不会有太大的噪声起伏,且噪声不会太大。

使用异步电动机的交流变频空调:除了转速外完全同上,当转速很快时,有可能发出较大的噪声,当转速很慢时,可能噪声较小。

使用同步电动机的交流变频空调:转子没有电磁噪声,其余一切与使用异步电动机的交流变频空调相同。

使用无电刷直流电机的直流变频空调:一切同上。

综上可见,其实各种空调由电机引起的噪声差别并不算太大。活塞噪声,风声等噪声,才是空调噪声的主流。但这几种噪声,与该空调是否是「变频空调」毫无关系,只有低速时,变频空调的「低噪声」性能才可能有所体现。

另外请注意:压缩机是在室外的,所以噪声大小在室内差别不明显。

其实根据我多年使用空调的经验,空调噪声大,多半是因为——

























质量问题或者外挂机安装不水平。

以上!!题主HP已为负值,睡觉去!!!

————————————————9月3日update——————————————————

没想到昨晚刚刚回答完这个问题,今早就上了「交流电机变频调速」的实验科目,简直不能再巧合!!

于是更新几张图:

前文中提到的整流桥,注意是三相的,因为有六个二极管:



(请注意那大概一毫米粗的引脚,以及比拇指长,三根拇指粗的滤波电容……好大)

直流电动机的电刷,黑色的部分是石墨,极大的减小了摩擦力,但是尽管如此直流电动机转起来的噪音还是略大,尤其是高速旋转的时候——



左侧为并励直流电动机,右侧为三项异步交流电动机:


(注意直流电机右侧那两个像饮料瓶盖一样的东西,拧开就可以把电刷拿出来。)

三线异步电动机,鼠笼式,功率只有一百八十瓦,最为简单的交流电机形式,结构基本与「定频空调」中的单相异步交流电动机差不多。



试验台上的电源模块,可以输出可变频的三相交流电,以及矢量控制驱动信号(矢量控制是如今空调电机调速的主流,可以运用于直流无刷电机和交流同步电机,算法比较复杂,答案中没有介绍)



接下来,讲一下噪音的神转折:

这一台三相异步交流电动机,竟然在低速下的噪音高于高速下的噪音!

前文中已经说了,异步电机的噪音来源有摩擦部件和电磁噪音,来说一说我的现场感受:

高速运行下,几乎听不到噪音,比我们小时候玩的四驱车里的小电机的噪音,小!!多!!了!!!

而电源频率低于10Hz的时候,噪音很大,震动剧烈,电机发出「喀喀喀」的声音。

至于这一点的原因,我的猜测是这样的:低速情况下,磁场的变化很不平稳,不再是平稳的转动而是脉冲式的转动,因此,电机的输出转矩也不是一个常数,也是一波一波的脉冲式的,这样一方面会造成比较大的机械噪音,另一方面会造成比较大的电磁噪音。

这样看来,变频空调低速条件下能否实现低噪音,还真是一个值得怀疑的问题呢!
9#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-7 20:36:14
请原谅我的不邀自来。
作为一个干了7年的空调研发的结构工程师,即使我不是暖通或制冷专业毕业的,但在看了前面2个高分回答后,也深感国内的高等教育真的停留在理论层面上,有点不切实际。
       因此,本人决定用浅显的语言扫一下盲,以免楼主被误导。
       首先,先做家用空调原理扫盲。目前国内的家用空调基本都是分体式空调,而整体式空调在北美比较多(安装比较方便,北美的人工费很贵)。
       分体式空调主要包括挂壁式和柜式,原理是一样的,区别只是室内机结构不一样。
       家用分体式空调的原理其实很简单,制冷模式时,压缩机将冷媒(外行人叫雪种)由气态压缩成气液混合态,学过物理的都知道,气体压缩的过程会释放出大量的热量,压缩后的冷媒温度很高,一般可以达到接近100°C。压缩机出来的高温高压混合态冷媒,流进室外机的散热器时(专业上称为冷凝器,就是那个很多铜管串着密密麻麻的铝片),通过铜管和铝片,将热量散发出来,并通过室外机的轴流风扇,将热量抽走(这就是为什么夏天室外机吹出来的风很热的原因)。经过冷凝器散热后流出来的冷媒,温度基本上已经很接近室外温度,稍高一点点。接下来冷媒还会经过一条毛细管,从毛细管流到室内外链接管的过程,由于空间变化,导致冷媒所受压力急剧减小,这时候高压常温冷媒由于压力变小,由气液混合态转变为气态,物理状态发生变化的过程,吸收了大量的热量,冷媒温度急剧降低,通过室内外连接管进入室内的低温常压冷媒,温度可以低至零度以下,如果你家的空调安装时没有包好室内外连接管保温棉,你可以看到连接管上会有凝霜现象。低温的冷媒经过室内机的换热器(专业上称为蒸发器,结构与室外的冷凝器接近,都是铜管+滤铂片),会通过铜管和铝片吸收大量的热量,而室内机的贯流风轮会加速这一过程,并且将蒸发器中被吸走热量的低温空气吹出来。经过蒸发器吸收热量后的常压常温冷媒,又通过室内外链接管回到压缩机,开始另一个循环。
制热模式的原理和制冷一样,区别只是通过一个电磁转向阀(专业上称为四通阀),改变冷媒的流动方向,调换室内外的换热器的作用,将室内室外发过来使用而已。
接下来进入正题,空调从控制上理论的角度,可以区分为定频和变频两种,学过工程控制的话,你应该可以理解我的意思。
定频空调:可以看做是一个简单的反馈控制闭环系统,假设你设定制冷温度为26°C,那么当室内机上的温控器感应到室内温度降到26°以下(比26°低,具体多少我就不详细说了),室内的电控板就会命令压缩机立刻停止运行,这时候室内的温度就会立刻停止降低,然后缓慢上升,当室内温控器感应到室内温度高于某一温度时(这个温度是多少,一般不同的空调公司都会有自己的标准,但不会差太多),电控板又会命令压缩机立刻启动重新运行。这种简单的反馈控制闭环系统,所需的嵌入式控制程序很简单,一个C语言新手就可以编出来。压缩机的核心就是一个电机,只要你学过机电传动这门课,你肯定知道,电动机启动时所需要的电能远远超出正常运行时的耗电量。而定频空调如果开一整天的话,就是不断地重复启动,停止的过程。
变频空调:可以看做是一个对灵敏度(误差)要求很高的闭环反馈控制系统。还是设定制冷温度为26°,当室内温控感应到室内温度有低于26°的趋势(注意这里是趋势,需要算法),不是停止压缩机,而是立刻调整降低压缩机的频率,使室内温度缓慢调整,无限接近26°C。不要小看变频空调的控制过程,降低多少频率,减速度多大,这是需要根据室内温度的降低趋势来确定的,因此还是需要复杂的程序算法,需要通过不断地研究实验才能建立一个变频温度控制的数学模型,这个数学模型的实参是由不同的环境温度,设定温度来确定的。(很多空调公司都没有研发变频空调电控板的能力,就是因为没有足够的经济实力和精力时间去研究试验这么复杂的数学模型和控制程序算法,变频空调的电控板都是从外面买回来的。)
综上所述,由于定频空调的压缩机时频繁启动的,因此无论是理论还是实际,其对比无需启停的变频空调,耗电量肯定是要偏高的。耗电量高多少,取决于你的空调的运行时间,运行时间越久,定频空调启停的次数越多,耗电量就高越多。而且由于变频空调的控制误差小(灵敏度要求高),结果就是温度波动很小,导致在每个温度控制循环中,所浪费的电能远比定频空调少,因此也是运行时间越长,变频空调越节能的原因。
至于噪音方面,看到“Si Lee”的回答,我在想,其实也不是他专业知识没学好,只是学校老师没教好。无论是理论还是实际,变频空调的噪音效果都要比定频好很多,更容易被人接受。
空调室外机算是一部机械电动设备,其制造的噪声,由压缩机,室外风扇,金属箱体和管路的共振所共同构成,其中包括穿透力十足的低频音,除非你是天生的神经大条,不然你肯定知道什么是低频音,听过鼓声没,或者钢琴的低音键,只要你的房间没有像K歌房间那样包几层隔音,想听不到室外的低频音很难,尤其是那些神经衰弱的人(还真不少),在晚上睡觉时听得更明显。
人的耳朵很神奇,当你在连续不断,大小差别不大的高分贝噪音环境中,你可能会很容易地睡着,但当你耳边总是每隔几分钟或十几分钟就传来一阵低频轰鸣声,即使分贝不高,我相信你会抓狂,除非你很累,不然你很难入睡,尤其是在安静的夜晚,这种时有时无得低频噪音会让神经衰弱的人精神分裂。
说到这里,相信你能够理解,为什么变频空调的噪音对比定频空调有优势。
10#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-7 20:36:15
本文首发于什么值得买

-----关于目前的最高票答案------
实名不赞同一下最高票 @Si Lee 的回答吧,Lee同学作为制冷专业,并且涉及到毕设的专业人士,私以为,下面的内容应该不需要太详细的解释。需要详情解释的同学直接跳到正文部分吧~
本狗为化工专业,略懂一点热泵,以我有限的知识对最高票答案提出一点异议。
1)看原理就知道了。压缩机本来是到温度了直接关机的!你现在让他低频率运行,肯定不如直接关了省电.
热泵的理论效率由蒸发和冷凝两器的温差决定,两器的温差由室内外温差和冷负荷决定。冷负荷越低时,两器需要的对数温差越小,两器之间的温差也就越小,逆卡诺循环Lee同学应该已经烂熟于心了,所以此时热泵的能效比会提高,而且提高得还不少。
也就是说,假如冷量均为6kw的定频和变频机给一个只需要3kw冷量的房间制冷,定频机始终以能效比为3的工况运行,一半时间开机,一半时间关机,最终消耗电能为6除以3除以2=1kw;变频机由于冷负荷小,能效比提高为4,最终消耗电能为3除以4=0.75kw。在这种工况下,变频也就比定频节省了25%的电能。
所以说,从全局来看,变频机低频运行真的比定频机不停开关要省电啊。
2)变频空调比不变频的肯定贵吧!贵个千把块钱,家用机开的时间很少,不肯能二十四小时运行,夏季(三个月)变频省下的电费。可能要省七八年,才能省这千把块钱。
这在几年前是对的,但是现在变频和定频的差价少了很多,冬天制热省下的费用也算上,空调寿命按八年计算,如果能够省回差价,白赚一个变频的舒适性,何乐而不为呢~
3)其实我们老师说了,这就是一个噱头,卖点!
综上,变频刚刚出现时,价格虚高,说它是噱头很赞同,但是今时今日变频的实用性和性价比都已经大大提高,再说它是噱头就不太好了~

-----终于开始正文了----

干货较多,为了节省小伙伴们的时间,还是先说结论:
在其他条件均相同的情况下,变频空调对比定频空调,变频有省电的硬件条件,但省电与否由算法和调校决定。
从经济上考虑,廉价变频的省电效果可以平衡其在价格上的差距;高价变频则较难。
从舒适性上考虑,变频空调可以避免频繁启停以及因此造成的噪音和温度波动,体验明显优于定频。
因此,即使预算有限,也应优选廉价变频;预算充裕一些应优选性价比较高(3000档一级能效)的变频;土豪预算不需要看节能,只需要看喜好,反正是值不回票价的。
除非使用环境有特殊需求,追求极限能效比没有意义,耗费的材料成本超过空调整个寿命节省的电能时,这个节能就是虚的,如果连生产空调的能耗都省不回来,从整个生命周期来看反而更耗能。

[h1]然后可以开始正文了[/h1]首先,虽然是老生常谈了,但是还是用空调原理来开头,因为不懂这个的话,下面的具体分析和计算就更不好理解了~ 熟悉制冷循环的大佬可以直接跳过了~
空调运行的是一个经典的逆卡诺循环,由于物质的沸点通常与压力成正比,通过控制压力的变化使制冷剂在不同温度下进行气液相变达到从低温搬运热量到高温的目的。详细循环如下图:



                                                                        (图片来自百度)
压缩机:它吸入低温低压气体,挤压气体,对气体做功,使其往高压区移动,气体压力升高。假设压缩机不与外界热交换,据热力学第一定律,内能增加等于传热和做功的和,这里没有传热,但是有做功,因此内能增加,温度升高。因此压缩机输出高温高压气体。
冷凝(换热)器:在高压下,气体沸点升高,高于外界温度,高温高压气体流经冷凝器时与外界空气换热,空气温度升高,气态制冷剂温度降至沸点,并被进一步冷凝成液体。冷凝器输出中温高压液体。
膨胀器:膨胀器消耗高压液体的压力,使其减压,液体压力突降,沸点降低,部分液体气化,气化带走热量使系统降温,直至温度降低至该压力下对应的沸点。膨胀器输出低温低压气液混合物。
蒸发(换热)器:室内空气的温度高于膨胀器输出的气液混合物沸点,室内空气通过蒸发器加热气液混合物,使其完全蒸发为气体,室内空气降温。蒸发器输出低温低压气体。低温低压气体又被压缩机吸入,完成一个循环。
这个循环在各个帖子里已经出现无数次了,耳朵都听出茧了,这次我们来看看怎么把数据带进循环里面,模拟实际工作时的空调状态和能耗情况。
保持我们要讨论先假设的习惯,先来最简单的理想状态,假设条件走起来:
1.   压缩机为等熵压缩机,效率100%
2.   忽略管路和换热器阻力
3.   膨胀器为可逆等熵膨胀机(此处与家用空调差别较大,家用的均为不可逆等焓膨胀)
4.   除蒸发器与冷凝器外其余部件均不与外界发生热交换
5.   冷凝器刚好将气态制冷剂全部冷凝,制冷剂在冷凝器出口温度等于外界空气温度,为35℃
6.   蒸发器刚好将液态制冷剂全部蒸发,制冷剂在蒸发器出口温度等于室内空气温度,为25℃
以上就构成了一个完美的逆卡诺循环,可以用理想卡诺循环效率公式来计算:



                                                            (大妈完美的水印令卡诺呆若木鸡)
Tc – 蒸发温度,单位K
Th – 冷凝温度,单位K
计算可得理想效率为29.815,就是说,2500w制冷量(约等于1匹空调)在完美状态下,只需要消耗84w电力,基本和一个大风扇差不多,可以说相当因吹斯听了。
从这个公式也可以看到,理想效率只和蒸发温度与冷凝温度有关,蒸发温度越低,蒸发冷凝温差越大,效率越低。如果空调在极端寒冷气候条件下制热,我们重新设定假设5和6,来看看效率如何变化:
·      冷凝器刚好将气态制冷剂全部冷凝,制冷剂在冷凝器出口温度等于室内空气温度,为25℃
·      蒸发器刚好将液态制冷剂全部蒸发,制冷剂在蒸发器出口温度等于外界空气温度,为-30℃

计算可得,制冷理想效率为4.42,加热效率是5.42,对比常用的制冷工况,极端寒冷的情况下制热对空调是非常不友好了,假如我们需要2500w制热量,即使在完美状态下,也需要消耗461w电力,比起小温差制冷工况,耗电多了5倍多,效率降低了82%,可以说打击非常惨烈了…
所以那些号称零下三十度不衰减的空调... 你就问他们是不是想挑战热二定律

因此,对于理想情况,我们可以得出结论,控制冷凝器和蒸发器的温度对空调的能效比(省电效果)有决定性影响。
讲完了理想,我们来谈一谈现实
那么,空调是怎么控制冷凝器和蒸发器温度的呢?我们就需要脱离理想,进入现实了,我们重新设置一下假设,让它稍微接近实际情况一些:
1.   压缩机等熵压缩效率80%
2.   忽略管路和换热器阻力
3.   膨胀器为等焓节流膨胀
4.   除蒸发器与冷凝器外其余部件均不与外界发生热交换
5.   参与换热的空气为干空气,即湿度为0%
6.   蒸发器刚好将液态制冷剂全部蒸发
7.   室内温度均设置为25°C设定三种外界温度:1.极端高温40°C 2.普通高温35°C 3.有点热30°C
8.   采用R32作为制冷剂
9.   冷凝器空气流量设定为1200立方/小时,蒸发器空气流量设定为600立方/小时
10. 制冷功率设定为2500w
这里面就涉及到了压缩机,换热器能力和制冷剂性质的计算,想要在一篇帖子里讲清楚是不现实的,而且写了也不会有人看,看了也会有99%表示不懂(其实就是懒)… 肿么办呢?上ASPEN呗,ASPEN是一款化工流程模拟软件,有非常强大的物质热力学数据库,可计算混合物和纯净物的性质,工艺设备模型齐全(包含压缩机,水泵,管道,蒸馏塔,换热器,反应器等等),能自动计算流程的物料和能量平衡,基础应用可模拟工厂的稳态运行,高级应用可以模拟动态系统,自控模拟,自建模型,经济因素也可以写进模型,无论是设计新工艺流程,还是已有工艺的参数优化,都是一把好手。对于制冷循环这个只有四个设备,两三种物质的简单流程来说,有点杀鸡用牛刀的感觉了,但是建好模型,直接出结果,爽歪歪~
搞化工的小伙伴对ASPEN应该非常熟悉了,但是制冷行业的研发和设计人员如有需要可以登陆他家官网了解详情。

废话不多说,先来试试定频空调,不过在开始之前,还要专门给定频空调加上一些条件:
1.   为使定频空调在高温模式下可以正常制冷,设定制冷剂在冷凝器出口温度为50°C,由此可知压缩机出口压力为31.44bar
2.   为使定频空调可以在室内正常制冷,设定制冷剂在蒸发器出口温度为10°C,由此可知膨胀阀出口压力为11.057bar
3.   由于没有压缩机的性能曲线,又有定频空调的压缩机转速是定值,且空调压缩机多为容积式,因此作简化处理,设定频机的压缩比为定值,其值为31.44/12.795=2.843
把这些条件放进模型,我们就可以进行运算了,第一步先模拟极端高温制冷情况,室外空气温度为40°C。ASPEN运算结果如下图:



名称解释:
C1 - 压缩机
COND - 冷凝器
V1 - 膨胀器
VAP - 蒸发器
结果显示,需要约40kg/h的制冷剂在管道里循环,压缩机消耗功率0.61kw,室外空气从40度升至48.25度,室内空气出风温度12.39度。ASPEN简单逆流换热器模拟给出冷凝器换热面积为0.53949平方米,蒸发器换热面积为0.42799平方米。我们最关心的制冷效率,用蒸发器换热量2.5kw除以压缩机消耗功率0.61kw,得4.1。
由于空调换热面积一旦固定很难改变,所以将极端制冷情况算出换热器面积带入普通制冷(室外温度35°C)进行计算,得出结果如下图:



蒸发器换热量还是2.5kw,压缩机功率降低至0.52kw,但是蒸发器无法将制冷剂完全蒸发。由于家用空调的压缩机通常不耐受液体,在进入压缩机之前会有气液分离器将液体和气体分开,只留气体在循环内。但是我们的压缩机是一个容积压缩机,转速不变时,总是会在单位时间内输送同等体积的气体,现在由于汽化不完全,气体变少了,送走的体积却是一样的,密度和压力就肯定减小了。因此,重新做一次模拟,调低膨胀器出口压力,使蒸发器刚刚将制冷剂全部蒸发,获得结果如下图:



膨胀阀压差为19.08bar,与40°C工况时的20.38bar相差不大,流速变化不大,因此为简便计算,此处忽略压力和密度变化对流量造成的影响。
可以看到压缩机功率依然是0.61kw,但是制冷量上涨到2.8634kw,效率4.69,比极端高温工况高了一丢丢…
按照同样的思路,计算30°C工况定频空调的效率:



制冷量提高到3kw,压缩机功率基本维持0.61kw,热泵效率提高到4.92。
三种工况,定频空调计算所得效率在4.1至4.9之间,在优势工况下,定频空调提升有限。
接下来我们计算变频空调,由于变频空调可以调整压缩机转速,所以压缩机出口的压力可以按需求进行控制,由于制冷剂沸点与压力有一一对应关系,因此可以调整制冷剂沸点和流量,使其在冷凝器内刚刚完成冷凝,因此我们可以做以下假设:
1.   换热器换热面积同定频机,冷凝器换热面积为0.53949平方米,蒸发器换热面积为0.42799平方米
2.   冷凝器刚好将气态制冷剂全部冷凝
3.   制冷剂流量可以任意变化
4.   膨胀压力保持在11.057bar
5.   变频器效率为100%
6.   压缩机等熵压缩效率为定值80%
极端高温制冷先走一个:




毫不不意外,与定频的情况几乎完全一样,因为所有条件都和定频时保持一致,微小差别可能是设置换热器面积时精度不够造成的。计算出制冷效率为4.1。

然后计算室外35°C时的制冷情况:



通过调整压力和流量,使冷凝器出口温度最小并刚刚好完成冷凝,计算得制冷量为1.0241kw,效率为1.0241/0.1625=6.3,比相同工况下的定频多了34%,但是功率低很多。也就是说,外界温度为35°C时,如果一个房间需要200kwh的冷量,定频空调需要耗费200/4.717=42.4度电,变频空调只需要200/6.3=31.7度电,省电约25%。
我们再对外界温度为30°C时跑一个模拟,结果如图:



制冷量为1.0596,压缩机功率0.1338,制冷效率为7.92,高出35°C工况1.62,省电20%;高出40°C工况3.82,省电48%。
在这个模拟中我们只优化了冷凝器温度,实际上可以看到蒸发器出口的制冷剂温度过热程度很高,没有发挥出最佳效果,如果我们调整蒸发器温度让它刚刚能蒸发效果如何呢?一言不合那就跑个模拟呗,以30°C工况为基础,模拟结果如下:




能效比提高到了惊人的13.9,高出30°C普通工况6,省电43%;高出35°C普通工况7.6,省电55%;高出40°C高温工况9.8,省电70%...
至此,我们已经讨论了热泵的效率,但是决定空调整体效率的还有压缩机的效率。理论上它的效率在额定制冷工况下最高,无论压缩机减速或加速偏离额定转速,它的效率都会降低。如果综合热泵效率来看,整机效率随压缩机功率的曲线类似下面这张图:



                                                                  乱画的看个意思
可以看到整机效率有一个最高值,所以在转速过低时,能效比会降低,因此虽然在低功率运转时理论上热泵的效率达到最高,但如果细看空调说明书的话,空调的最低制冷/热的能效比通常会比额定工况还要低很多。
因此,从原理上讲变频空调是可以省电的,但是它与运行时的参数和压缩机低转速下的性能关系密切,一台空调如何在不同的工况下调整至最佳状态就比较考验厂家的水平和良心了。
控制程序和其系统如果能根据换热条件调整出最佳换热状态,那就会比同等硬件的定频省电,如果控制程序不给力,制冷剂温度不能在最佳状态运行,那省电效果就会打折扣,如果控制程序给力,但是关键动作机构,压缩机和膨胀阀配合不给力,那有可能给出完全相反的效果… 当然,如果厂家愿意,也可以通过程序故意把节能效果变差,等到国家标准提高,或是等竞争对手给自己造成威胁时再提高,还有可能给同品牌的换壳高价商品让路… 所以理论上是省的,实际省不省,以及省多少,还要看厂家良心…
[h1]---------------省不省电最关键的是看能不能值回票价---------------[/h1]燃鹅,你们以为这就完了么?讨论节能却不讨论经济效益,这个讨论就是大忽悠!如果节能省下的费用不能在使用寿命内赚回当初购买时的差价,那这个节能就是失败的。所以需要综合分析售价和节能效果来对比看看哪些是真节能,哪些是“失败”的节能。
我们在网上看空调时,能够轻松找到的资料是能效标识图,我尝试过搜能效测试的报告,但是几乎没有…建议国家的相关部门能在能效标识网公布测试时的报告,方便小伙伴们查阅。
既然讲到能效标,那必然要讲一讲能效标里的能效测试方法。
对于定频机型,能效比的测试是人为制造一个固定温湿度环境,测试空调在额定功率下的能效比。制冷时,室外温度35°C湿度40.28%,室内27°C湿度46.94%的环境;制热时,则是室外温度7°C湿度86.82%,室内20°C湿度58.92%。
对于变频机型,同样是人为制造一个固定温湿度环境测能效比,但是功率设置分别为额定制冷功率,中间制冷/热功率(大约为额定的一半),额定制热,以及低温制热。除低温制热外,温湿度设置与定频机一样。低温制热设置室外温度2°C湿度83.84%,室内20°C湿度58.92%。
这个设置与我们前面的模拟计算略有区别,不过没关系,模型是现成的,参数改一改,看看在同样条件下,我们这台模拟的空调有什么表现。
先把相对湿度换算成绝对湿度,如下表:



把对应的空气参数输入ASPEN,计算制冷效果:



定频能效比:4.74

变频能效比:5.538
同样的配置,额定工况下,变频能效比较定频略有提高,增幅约17%。
中间制冷效果:
因为环境条件不变的情况下,定频机只能通过开关电源来调节负荷,能效比没有变化,所以定频机不需要计算,能效比依然是4.74。


变频能效比:9.51
在中间制冷工况下,变频机遥遥领先定频机,能效比增幅达100.6%,翻了一倍…
对于制热工况同理,变频机在中间工况,能效比会涨很多。
因此,对于变频空调,需要使用APF(全年能源效率)来判断其全年综合能效比。
其计算方法是用不同工况下测得的能效比,乘以规定的全年运行时间百分比。具体百分比如下表:



                                                  (数据来自于日立公司的一篇文章)
[h1]--------工程狗的题外小科普分割线--------
[/h1]日本空调为什么APF很高?APF很难提升吗?
提高APF其实不难,加大风量,加大换热面积就能堆高,你把一台原本3P的机型换上1.5P的压缩机,APF想不高都难... 日本空调的APF高,主要原因有三点:
一、计算方法不同:日标APF计算以制热和中间功率(占比约80%)为主,中国APF以制冷为主,中间功率较少(占比约48%),通过上面的计算我们知道,中间功率比额定功率综合效率更高,所以在性能一样时,采用日本标准计算会比采用中国标准计算出的数值更高。
二、使用时间的参考值不同:一篇日立公司给出的报告称,日本空调使用时间的参考值是4319小时,中国空调使用时间的参考值是 1569小时,一年总共有8760小时,如果家中有人的时间12小时的话,日本标准几乎是全年空调不停,或是在空调季全天24小时运行,无论家中是否有人。以如此长的使用时间(财大气粗)作为计算基础,使得日本空调花成本堆高APF以后,在其规定寿命内能够赚回成本。
三、空调的主要任务不同:日本空调以制热(占比约75%)为主,制热的能效比更容易堆高,我们通过上面的计算知道,蒸发器和冷凝器之间的温差越小,能效比更高,空调制热时不需要考虑湿度问题,无脑堆换热器面积和风量,就可以减小温差,而且可以减少除湿量,也就避免了室外机结霜,但是制冷就比较尴尬了,换热面积大+风量大,空调的除湿能力会下降,可以参考我另一篇文章
夏天想要室内温度让人舒服而且省电,只需要将空调模式从“制冷”调成“除湿”就可以,是真的吗?空调蒸发器温度必须保持较低温度,风量也不能太大,否则除不了湿,特别是在潮湿地区,环境反而会变得不健康... 因此即使有大风量+大换热,在制冷时也不能任由它们发挥,需要维持一定的温差,避免湿度脱缰... 所以对于主要任务为制冷(约55%)的中国空调而言,无脑堆换热和风量的投资回报比不高。

除此之外日本空调的额定制热能力设置和中国空调有较大差别,中国空调的额定制热能力大约是额定制冷的1.5-2倍,推荐制热面积与制冷面积相当,甚至稍高;日本空调额定制热与额定制冷几乎相等,推荐制热面积低于制冷面积。根据我们之前的计算,同样一台空调,制热量越大,热泵能效比就越小,因此,日本空调设定的额定制热能力约等于中国空调的中间制热,日本中间制热约等于中国的1/4制热能力,计算出来的制热能效比远高于中国空调也就不奇怪了。由于同样的房间,制热时通常室内外温差比制冷时要大,需要的热量应该比冷量多,所以日本空调的推荐制热面积也就比制冷面积要小,而中国空调的推荐制冷和制热几乎是一样的,甚至制热面积更大一点。这样的差别,或许是日本空调对其低频制热能力很有信心而低标制热能力,也或许是中国空调希望空调可以同时满足房间制冷制热的需求而高标制热能力。我个人更认同中国的设置,毕竟房子并不是夏天比较大,冬天就缩水了...
因此,两国的能效标准都是综合考虑了制造成本,国民使用习惯和当地环境因素的优值,APF高低不是技术难度的限制,而是适用情况不同,企业为迎合APF计算的方法也不同,所以不用盲目追求日本空调的高APF值,堆高APF所耗费的能源成本,按照日本的习惯和环境能收回成本,但是以中国标准计算,成本可能会大于节省的能源了,这就妥妥的不是节能而是更耗能了... 也可能按照中国习惯选定的空调功率,制热能力却和预计的不一样。我国相关部门也不希望企业为了堆高APF数值提升销量而做不节能的事情... 毕竟相关部门想要的是全局的节能...
[h1]--------题外小科普结束的昏割线--------[/h1][h1]-------小伙伴们最关心的选购环节-------[/h1]讲了这么多,理论一套一套的,实际上空调怎么选基本等于没说,是不是很讨打

所以本狗还是挑了一些有代表性的机型,假设参数没有作假,讨论它们的经济效益:
先是两款低端产品,额定工况下,能效比相近,性能接近,适合用作对比变频与定频的能耗区别。

http://el.bbqk.com/rbi25/0.html (二维码自动识别)

TCL低端定频参考价1689

额定制冷能效比:3.2
额定制热能效比:3.3
全年能源消耗率(定频空调没有这一参数,参考变频计算,制冷55.5%/制热44.5%):1.776+1.4685=3.24
http://el.bbqk.com/3apiq/0.html (二维码自动识别)
TCL低端变频参考价1899
额定制冷能效比:3.25
额定制热能效比:3.33
全年能源消耗率:3.65
可以看出,变频较定频省电约11.1%,总耗电680度,因此定频总耗电680/(1-0.111)=765 kwh,多85度,按1度电0.5元计算,每年可省42.5元。两机差价210元,忽略通货膨胀,需4.94年收回成本。如果空调保修期6年算的话,回本的压力不大,还能赚一点。
再找两个高端一点的,美的i青春1代的定频与变频版本



美的定频参考价1999

额定制冷能效比:3.3
额定制热能效比:3.61
全年能源消耗率:1.832 +1.606=3.438
http://el.bbqk.com/xav0e/0.html (二维码自动识别)
美的空调能效标识
美的变频参考价2349
额定制冷能效比:3.56
额定制热能效比:3.22
全年能源消耗率:3.72
由于定频的底子比较好,额定制热量变频高于定频造成能效降低,i青春1代变频较定频只省电约8%,总耗电667度,定频总耗电667/(1-0.08)=725.3 kwh,多58.3度,按1度电0.5元计算,每年可省29.1元。两机差价350元,需12年才能回成本… 空调寿命按8年计的话,这个投资大概率赔本了…
几个3级能效的在那比来比去太没意思,越级挑战才够爽,于是本狗又找来了i青春2代的参数。

http://el.bbqk.com/ibvl4/0.html (二维码自动识别)
美的空调能效标识
美的一级变频参考价2999
额定制冷能效比:4.44
额定制热能效比:3.63
全年能源消耗率:4.95 (此数据美的可能有虚标,根据说明书上的数据计算,APF只有4.65...不知是不是我计算方法有问题或是资料出错了,希望美的可以帮忙解释一下)



二代变频总耗电501度,一代变频667,一代定频725.3,比一代变频省166度,合83元;比一代定频省224.3度,112.15元。与一代变频差价650元,收回投资需约7.8年回本,空调寿命按8年计,有望回本;与一代定频差价1000元,收回投资需约8.9年,回本希望不大。
与国产一级能效比还觉得不过瘾,那就再来一台日立白熊君呗,日本标准APF达7.6,由于不懂日语,网上搜到的信息只有额定工况的制冷/热能效比,于是用美的i青春2代,中间与额定的比例估算日立的中间能效比,低温制热随手填了一个5.5,得出数据如下表:



计算出日标APF约为7.5,与日立标称的7.6接近,因此用同样的方法计算出国标APF为6.2。因此,日立白熊君比美的i青春2省电约20%,每年节省电量约100度,价值50元...按10年寿命计,也只能省500元的样子... 由于国家不同,品牌定位不同,定价不好直接对比,于是本狗查了青春2代总重量38kg和日立白熊君总重量49.5kg,假设两者重量差都是换热器,换热器全铜制造,质量相差11.5kg,铜价约为51元/kg,不算加工费的情况下,成本相差586.5元... 按照国标的使用时间和方法,加这么多换热器连材料成本都很难收回... 从技术上来讲,这样的设计是愚蠢的... 因此用日系的高APF作为优点,宣传技术多么多么牛X的行为,几乎等于是在征税了... 但是如果能成功征到税,谁又能说它不是商业上机智的设计呢?

[h1]--------------工程狗的小呼吁-------------[/h1]真正牛X的技术应该是用更小的换热器,更少的材料,做到更高的能效比。此前听说TCL用25kg外机单排换热器做出了APF达4.77的1.5P机型,如果是真的,那自然比用32kg做出同样能效的机型要有技术含量一点,但是如此有技术含量竟然没有重点宣传...这就稍显可疑了... 因此我建议值得买大V @魅惑蓝心 实测一下该机能效比,结果没有得到大V的回复,倒是我之前帮忙解答增压泵问题的@可爱维尼熊 同学出来喷我一顿,我的回复也被删除... 哎,本来是很好的机会,可以看看神机到底是神是鬼的... 能效达不到妥妥地告它虚假宣传啊,找专业实验室走个过场,出具权威报告,说不定能来个假一赔三~

[h1]------------小呼吁结束的昏割线-----------[/h1]因此,单从经济性考虑,三台i青春里面,1代定频综合费用最低,2代变频次之,1代变频最差。
但是使用空调,省电不是目的,最终的目标是要用的舒适,在舒适度上,变频空调比定频空调有质的飞越:
1.   定频空调需要频繁启停来维持低耗能时的室温,因此造成忽高忽低的噪音,是人耳比较敏感的一种变化,你的耳朵能敏锐的捕捉到这种变化,然后让你清醒起来… 建议定频空调以后的设计中,到达设置温度后,即使压缩机停机,风机也不要停,即可改善这种体验。
2.   定频空调使用频繁启停维持温度的方法会造成温度波动较大,启动时吹出的风很凉,之后又无风,然后再吹很凉的风,如此反复,在这样的空间里生活体验自然不佳,容易生病。
因此,以1匹机型为例,即使预算有限,也应该优先考虑廉价的3级变频空调(1500-2000元),特别是差价不大(200-300元)的时候,基本是可以值回票价的,白捡一个变频的舒适性。618看到一些二线品牌把变频一级能效也做到了2000档,如果没虚标,那绝对可以值回票价了。预算比较充裕的话,性价比较高的机型可以看看3000左右的一级变频机,勉强可以值回票价,同时价格较高,厂家在用料做工上可能会良心一丢丢。
价格再高的机型,就不能看它节能与否了,几乎不可能值回票价,是否为它们买单看得是舒适度是否有质的提升,节能只能算是充话费送的功能...
[h1]------工程狗的碎碎念之理想的空调------[/h1]空调作为一个为我们提供舒适空气的设备,能耗高低只是评价其性能的一方面,只谈节能,不谈舒适,就舍本逐末了,本狗先来抛砖引玉,给出几点我认为一台好空调应有的基本特性:
  • 空调应输出合适温湿度的空气
  • 空调应输出洁净新鲜的空气
  • 空调应输出适当风力和风向的空气
  • 能耗低
  • 不占用空间
  • 维护方便不耗时
  • 寿命长
第一点是空调最基本的要求,做不到这一点,说明这台空调坏了... 但是也要注意空调的适用温度范围,一台在我国适用的机型,你拿到俄罗斯去估计就得报废...
要做到第二点,需要做到两点:
  • 引入新风,并将新风和室内循环风处理到合适的洁净程度与温湿度。这一点几乎没有家用空调可以做到...
  • 空调内部需要保持清洁。空调内部空间在制冷之后,湿度很高,存在大量湿表面,容易滋生病菌,因此,要保持空调内部清洁的思路就有了,减小湿表面,减小湿度,减少细菌进入空调,已经进入空调内部的病菌自动扫除。减少细菌进入空调比较困难,空调的滤网对细菌基本无效,有效的滤网一来风阻高,二来滤网本身的表面积很大,如果没有特别处理,它自己就会成为细菌的理想繁殖场所;但是自动清洗换热器是可行的,现在几乎所有变频空调都带的结霜自清洁功能应是简单有效的方案;减少湿表面,空调换热器表面是固定不变的,没法动,但是减少绒毛进入污染换热器的滤网是可以动的,绒毛在滤网上累积到一定程度,其表面积巨大,本身含有大量有机物,细菌霉菌都喜欢,所以及时处理滤网非常有必要,因此易拆洗滤网和滤网自动扫除是不错的创意;减小湿度,这应该是最容易达成,但是似乎没有厂家使用的方案,只需要在家里没人的时候打开风扇把机器内部的水分吹干就可以了,或是关机后在不对人直吹的情况下,小风量低噪音把内机风干后再完全关闭空调。
第三点,需要空调的风力风向的条件范围足够宽,更舒适的应用需要空调能感知人的方位,知道使用者的冷暖,这就需要用到红外成像,这就涉及到了隐私问题... 所以,我更倾向于保守一点,风向风力调节有记忆模式就行了...
第四点,节能,除了我们之前提到的无脑堆换热器和风量外还有其他方法吗?当然是有的,例如制冷工况,用冷凝水给室外空气加湿,室外空气会降温,变频空调的冷凝器温度就可以调低,能效比就提高了;室外机使用一段时间后,换热器表面会积灰,造成能效比降低,如果能自动清洗室外机表面,也能在实际使用中发挥节能的作用。
第五点几乎和第四点成反比... 想要节能,就很难做到体积小... 但也不是没有办法,优化换热器,优化压缩机,优化管道系统,用更少的成本,做更多的事,这些才是真正的科技。
第六点需要空调内外无死角,圆滑平整,杜绝静电,不要乱ao造型!
第七点需要空调做工可靠,这个涉及到机械加工,完全不是我的领域,但是国家有安全使用年限的推荐,企业有保修期可以作为参考。保修期越长越好,售后对于企业是很大的成本,企业不会过分压缩加工工艺导致其产品在保修期内维修率过高,这样利润反而更低。
那么我们可以来做个小结了,一台完美的空调不考虑成本和其他因素的情况下,我目前想到的应该具备以下能力,欢迎补充:
  • 温控平滑自然
  • 新风的引入与处理能力
  • 能处理PM2.5和其他污染物,并自动除菌
  • 内外换热器自清洁
  • 易拆洗滤网或滤网自动扫除
  • 内机自动风干
  • 风力风向调节范围宽,可自动调节或有记忆模式
  • 能效比高
  • 极简的外观设计
  • 企业明示安全使用年限,保修期越长越好
那么选空调的时候,优先确定需要的功率,然后确定预算,根据预算选择上述能力最多的一个,拒绝乱加预算,特别是导购告诉你这台机器能效多么多么高,省电很厉害时,你就不断告诉自己,回不了本,回不了本,回不了本...
[h1]----文末小彩蛋----[/h1]推荐一个神器配件,空调线槽,遮丑必备。
线槽本身比较宽,外面看着是横平竖直的,其实里面留了坡度让冷凝水可以流出,两米以内可以保证1-2%坡度。多余的电源线也可以放进槽盒,只留需要的长度。再漂亮的空调,管线一旦乱七八糟的,10分身价掉5分。

11#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-7 20:36:16
这个问题我来回答一下吧:
第一,何为变频:变频是指消耗功率随温度的改变而变化,温度越接近设定温度功率越低,因为功率与频率成正相关,具体计算细节请参考电力电子书籍,手机码字不太方便。
第二,变频空调会省电么?剩多少?这个问题以一般1.5p空调给你作答,一般1.5p空调电功率制冷1.1kw,制热2kw。以制冷为例举个极端的例子:空调始终以20hz保护频率运转,那么24小时节电量为:1.1*30/50*24等于15.84kw,加热差不多因为多出来的功率用于驱动加热管,是刚需不能节能的,数量很可观是吧?然并卵,对于一般家庭而言晚上回家开开空调到睡觉时温度降下来了关掉总共运转四个小时,这其中大部分时间是温度远远高于设定值,实际节能大概是15.84*4*0.2/20约为0.582度,怎么样可怜么?老子多花了一倍的价钱每天就他妈节省半度电,到空调报废那天也赚不回来了。于是你宽慰自己,我一个人每天节省0.5度电全国可以节约不少呢?然并卵,变频有一个副产品高次谐波,这个对于电网可是杀手级的存在,具体理论基础还是参见电力电子数学工具为傅里叶变幻,为了消灭谐波电网公司不得不花钱加装电力电容来调节功率因数,降低供电网络的无功损耗。
第三,从第二点分析看出,对于普通家庭,指望着变频空调给你省出电钱不成啊,投入产出比太低了!那么是不是变频空调真的一无是处了呢?下面我再来说说变频空调的优点,第一节能这个主要是针对企业的中央空调说的,动辄上百千瓦的空调几组节能量还是很可观的,工业用电贵呀。第二,变频空调热效率高这点大小通吃,这一点最近的低温是很好的证明,变频空调可以最低零下10度上下停止制热,普通空调到零下5度左右就翘辫子了,可见应对极端天气还是变频好使,这提醒了南方的筒子们装空调还是变频的吧,节能是小,应对极端天气是大呀!你想今年这种罕见寒潮北方有集中供暖,南方呢?开个空调吧,它罢工了你说扯淡不?
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