多聯(lián)_數(shù)碼渦旋與直流變頻的對比

1、數(shù)碼渦旋與直流變頻的對比目前可變冷媒流量空調(diào)系統(tǒng)在實際工程中得到了廣泛的應用，各大空調(diào)廠家紛紛推出相應的產(chǎn)品。在目前國內(nèi)多聯(lián)機產(chǎn)品中，基本都采用渦旋壓縮機， 壓縮機中有動盤和靜盤，渦盤型線經(jīng)過精心設計，系統(tǒng)排氣不需要閥門，余隙 容積小，能效比較高。多聯(lián)機的重要特性是可以根據(jù)用戶的需求調(diào)節(jié)容量輸出， 在容量調(diào)節(jié)方面，主要分兩條技術路線，一種是“變頻”技術，另外一種是“數(shù) 碼渦旋”技術。20世紀90年代我國從日本引進變頻技術，經(jīng)過更新?lián)Q代，目前的主流變 頻產(chǎn)品是直流變頻系統(tǒng)，以日系空調(diào)為主，國內(nèi)采用該技術的代表廠家主要有 大金、三菱機電、三菱重工、日立、三菱重工（海爾）、美的、海信、海爾等。 在2

2、1世紀初，美國EMERSO環(huán)境公司將其最先進的 COPELAN谷輪）系列數(shù)碼 渦旋壓縮機引入中國，目前采用數(shù)碼渦旋技術的中央空調(diào)代表廠家主要是美系 品牌如開利、特靈、約克、麥克維爾等。“變頻”（包括直流變頻） 與“數(shù)碼渦旋”是兩種不同的技術路線，在壓 縮機結(jié)構、系統(tǒng)電控系統(tǒng)、控制邏輯等方面具有一定的差異。1.兩種技術的概述1.1 變頻（包括直流變頻）壓縮機的動盤與靜盤始終保持嚙合，壓縮機的容量是通過變頻壓縮機馬達 的轉(zhuǎn)速改變的。當室內(nèi)負荷要求提高時，壓縮機馬達的頻率隨之增大，馬達轉(zhuǎn) 速更快，容量輸出更高。同樣地，當室內(nèi)負荷要求隨之降低時，壓縮機的頻率減小，從而使容量輸出降低1.2 數(shù)碼渦旋數(shù)碼

3、渦旋壓縮機利用軸向“柔性”技術實現(xiàn)變?nèi)萘靠刂茐嚎s機能量輸出的數(shù) 值化，其工作狀態(tài)由100%能力輸出和0%輸出組成，分別稱其為1狀態(tài)(100%) 和0狀態(tài)(0%)。這種1與0交錯的容量調(diào)節(jié)方式與電子產(chǎn)品中的數(shù)碼 1和0的 數(shù)據(jù)表達方式類似，因此被稱為“數(shù)碼渦旋”技術。圖1數(shù)碼渦旋壓縮機調(diào)節(jié)部分結(jié)構示意圖具體方法是通過調(diào)整靜渦盤和動渦盤的軸向間隙實現(xiàn) 0和 1的轉(zhuǎn)變。1狀態(tài)時， 動靜渦盤處于正常設計位置，此時壓縮機全負荷工作；0狀態(tài)時，PW電磁閥開啟，使調(diào)節(jié)腔與回氣旁通，動渦盤和靜渦盤處于軸向分離狀態(tài)，由于無氣體壓 縮，故壓縮機排氣量為0，此時壓縮機靜功和制冷量很小。這樣通過 0狀態(tài)和1 狀態(tài)的時

4、間長度(占空比)調(diào)整，實現(xiàn)壓縮機排氣量的積分連續(xù)調(diào)節(jié)。圖2壓縮機負載卸載占空比2->-IBs4k10s10bIX能力輸出50%能力輸出以一個周期20秒為例，如圖2所示，當壓縮機輸出10%能力時，負載卸載時間 分別為2秒和18秒；當壓縮機輸出為50%寸，負載卸載時間分別為10秒和10 秒；當壓縮機輸出為100%寸，負載時間為20秒，無卸載。2.調(diào)節(jié)技術的對比參數(shù)數(shù)碼渦旋變頻技術（直流變頻）工作原理壓縮機容量是通過渦旋盤的周期 性嚙合與脫開來改變的。當外部電 磁閥關閉時，數(shù)碼渦旋象標準型壓 縮機一樣工作，容量達到 100% 當外部電磁閥打開時，兩個渦旋盤 稍微脫離。此時壓縮機無制冷劑被 壓縮

5、，從而也無容量輸出。所以， 在一個10秒鐘的循環(huán)中，如果渦壓縮的容量是通過壓縮機馬達的 轉(zhuǎn)速來改變的。當室內(nèi)負荷要求提 咼時，壓縮機馬達的頻率隨之增 大，從而導致馬達轉(zhuǎn)速更快，容量 更咼。同樣地，當室內(nèi)負荷要求隨 之降低時，壓縮的頻率減小，從而 使容量降低。盤加載2秒鐘，卸載8秒鐘，其平 均時間容量就是20%加載時間占 循環(huán)周期的比例可以在10%到 100瀚出容量的范圍內(nèi)任意改變。容量輸出數(shù)碼渦旋的輸出在 10% 100%> 間。由于通過改變加載時間的比例 即可改變壓縮機輸出，從面實現(xiàn)了 連續(xù)的容量輸出，即無級輸出。由 于提供了連續(xù)的容量輸出，壓縮機 能夠更精確地控制室內(nèi)溫度，并且 更加

6、節(jié)能。變頻壓縮機的工作頻率級別范圍 在30HZ至117HZ間。壓縮機以有 限的容量級別運轉(zhuǎn)（例：21級）, 所以容量輸出是間斷的。而且，當 室內(nèi)內(nèi)負荷突然從小變大時，壓縮 機的頻率增加需要經(jīng)過中間過渡 段。這就意味著，如果至內(nèi)有段 響應的時間，不能立即對應。能效比COP數(shù)碼渦旋沒有變頻器損失，同樣也 沒有制冷劑的熱氣旁通，因此在 10% 100%荷范圍內(nèi)，COP生能 良好?？蛰d時的能量損耗很小（僅 為10% ,這也使得數(shù)碼渦旋在部 分負荷的情況下COP也會更高。變頻器的損失大約占功耗的15% 當室內(nèi)的總?cè)萘恳蟮蜁r（如10% 20%或是30% ,變頻系統(tǒng)必須使用 制冷劑的熱氣旁通進行調(diào)節(jié)，因為

7、 變頻壓縮機最低的容量輸出約為 40%室內(nèi)的總?cè)萘恳筝^低的情 況下，由于制冷劑的熱氣旁通，能 量會有損耗，系統(tǒng)的COP降低。由 于馬達的頻率不斷變化，很難測定 變頻系統(tǒng)的能效比。為了測量穩(wěn)定的運行工況，必須用外部裝置保證 壓縮機頻率的固定，這種情況下的 能量測定不包括變頻器的損失。為 了獲得真實的性能參數(shù)，典型的變 頻器損失15%必須計入，否則數(shù)據(jù) 就會顯示個不真實的較高COP值。季節(jié)能效化 SEER或IPLV空調(diào)系統(tǒng)大部分時間是運行在局 部負荷的工況下，單純給出 100% 負荷下的COP值并不能完全體現(xiàn) 機組的能效，所以必須考慮在局部 負荷下的能耗，即IPLV值。由于 沒有制冷劑的熱氣旁通

8、，同時沒有 變頻器的損失，數(shù)碼渦旋系統(tǒng)的 IPLV性能良好。最終用戶將享受 節(jié)能的好處。根據(jù)GB標準，為了評估IPLV，應 測量在四工況點（25% 50% 75% 和100%運行時的COP由于變頻 系統(tǒng)在低容量時轉(zhuǎn)為旁通控制， IPLV因此降低。旁通控制不需要旁通回路。在低容量運行工況下，必須使用旁 通控制。室內(nèi)溫度控制室溫控制優(yōu)良。在整個運行范圍中（10%-100%,數(shù)碼渦旋壓縮機能 夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)、無級的容量調(diào)節(jié)。如 果需要一個新的容量變化（如在同室溫控制一般。在長時間運行后， 室內(nèi)溫度趨于穩(wěn)定并接近設定溫 度。但是如果需要一個新的容量變 化（如在同一個制冷系統(tǒng)中多開了一個制冷系統(tǒng)中多開了幾臺

9、室內(nèi) 機），壓縮機的輸出容量能瞬間地 從一個比例調(diào)節(jié)到另一個更咼的 比例。數(shù)碼渦旋壓縮機能使得系統(tǒng) 能夠?qū)ω摵勺兓鞒龈杆俚姆?應。（附圖3溫度隨容量變化曲 線）幾臺室內(nèi)機），變頻器控制就需要 時間逐漸地提高頻率，在過渡期間 室內(nèi)溫度控制不穩(wěn)定。除濕性能在悶熱的梅雨季節(jié)，盡管冷負荷可 能會很低，在每一個循環(huán)（如 10 秒）中，還是有幾秒鐘的滿負荷運 行的狀態(tài)。這使得回氣的速度成波 狀起伏一個接一下的波峰（全速）。這使得平均蒸發(fā)壓力和溫度 更低，除濕性能更佳。（附圖4數(shù)碼 渦旋負載/卸載壓力與電流特性）在悶熱的梅雨季節(jié)，冷負荷可能降 低。這種情況下，變頻壓縮機的轉(zhuǎn) 速會降低，回風的速度也會很低

10、。 這樣就造成了室內(nèi)機較高的蒸發(fā) 壓力和蒸發(fā)溫度。因此，此時的除 濕能力降低?？煽啃曰赜托院谩Ｔ诿總€循環(huán)（如 10 秒）中，還是有幾秒鐘的滿負荷運 行狀態(tài)。這使得回風的速度成波狀 起伏一個接一個的波峰（全速）。因此回油較好。冋時，在每 個空載期間內(nèi)，壓縮機中無排氣， 也無潤滑油排出，壓縮機得到充分當冷負荷低時，回油難度提高，因 為變頻壓縮機轉(zhuǎn)速很低。因此，回 氣的低速就造成了回油困難。為解 決這個問題，變頻系統(tǒng)在每隔一段 時間的運行后必須加入許多的回 油循環(huán)。這對于“ PLUS系列的多 聯(lián)機（48馬力）特別明顯，因為的潤滑，運行壽命長。室外機的 PCB和管路與變頻多聯(lián)系統(tǒng)相比， 顯得極為簡單一

11、一無旁通回路，一 個PCB就足夠了。谷輪公司針對數(shù) 碼渦旋壓縮機的柔性設計，使其運 行壽命可達到15年。在壓縮機方 面，EMERSO公司提供的數(shù)碼渦旋 壓縮機是一種具有一定“柔性”的 壓縮機，具有比較強的抗液擊、抗 雜質(zhì)能力（如附表1所示），經(jīng)過 了大量可靠性實驗，能夠經(jīng)受各種 惡劣工況條件的考驗?；貧夤軓胶艽螅诓糠重摵汕闆r下 回氣速度很低。因此“ PLUS系列 的多聯(lián)機需要更頻繁的回油循環(huán)， 并消耗更多電力。該系統(tǒng)的穩(wěn)定性 差。室外機的PCB（印刷電路板） 和管路十分復雜。PCB包括成千上 萬個部件，管路呈迷宮狀，包括油 分離器/旁通回路等。變頻器控制 板產(chǎn)生大量的熱，夏季極易燒毀。環(huán)保符

12、合EMC電磁兼容需求。（附圖5電磁干擾比較）不符合EM（電磁兼容）要求。變 頻控制會產(chǎn)生高次諧波，造成一些 問題，如變壓器/電容器過熱、精 密儀器的精度降低以及干擾電視 信號、移動信號和地鐵站信號的傳 送等。為電磁干擾問題，室外機、 室內(nèi)機都需要添加噪音過濾器或 扼流圈，從而提高了系統(tǒng)的造價。附表1數(shù)碼渦旋壓縮機高可靠性實驗項目實驗項目實驗內(nèi)容及目的高壓比試驗2000小時，考核潤滑系統(tǒng)/高溫狀態(tài)高負荷試驗2000小時，考核咼溫/咼壓狀態(tài)開/停試驗520,000次，考核振動影響帶液啟動試驗1000次，在允許充注量的100嗨U 150濟件下，考核承受液擊及潤滑油遷移狀態(tài)融霜回液試驗2000小時，1

13、00%允許充注量下，考核液擊狀態(tài)極限狀態(tài)試驗在運行范圍的各個極點狀態(tài)下，200次開停試驗，每次30分鐘，重復4遍，總計2000小時零部件試驗電磁閥壽命40,000,000次，相當于30年使用年限附圖3溫度隨容量變化曲線制冷量血附圖3所示是變頻空調(diào)和數(shù)碼渦旋空調(diào)在不同容量時的蒸發(fā)溫度比較。數(shù)碼渦旋空調(diào)這種在低容量情況下能有效提供較好的溫度控制功能，對于相對溫度較高的地區(qū)及一些特殊場合尤為適用。附圖4數(shù)碼渦旋負載/卸載壓力與電流特性變頻系統(tǒng)在高容量（高頻）運行時，蒸發(fā)溫度較低，隨著運行頻率的降低, 蒸發(fā)溫度逐漸升高，濕度升高，一般的空調(diào)系統(tǒng)很多時間都在部分負荷下運行， 這就產(chǎn)生了除濕能力下降的問題

14、。附圖 4為實測數(shù)碼壓縮機負載/卸載周期內(nèi)， 排氣/回氣壓力和電流的變化曲線，電流變化顯著顯示了負載 /卸載周期，負載 運行時回氣壓力較低，保持了室內(nèi)側(cè)較低的濕度，尤其容量在部分負荷范圍內(nèi)（較常使用的容量區(qū)間），數(shù)碼渦旋除濕能力較強，體現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢，保證了 高精度的濕度要求。圖5電磁干擾比較電磁干擾比較變頻系統(tǒng)需要昂貴的變頻器及變頻控制中復雜的電控部分，其電控系統(tǒng)中復雜的電子裝置價格貴且比較嬌氣。數(shù)碼渦旋系統(tǒng)減少了變頻器、變頻控制系統(tǒng) 等，無疑增加了系統(tǒng)的可靠性，節(jié)省了成本。變頻器工作時會產(chǎn)生諧波，會使供電系統(tǒng)的正弦電流波形發(fā)生畸變，導致 諸如：降低電網(wǎng)的功率因素、使電容器和變壓器過熱、在熒光屏和示波器等上 產(chǎn)生閃點、影響精密儀器的精度等不良后果，并會引起高電設備電容量等發(fā)熱 燒毀等到危險。以歐洲為中心的許多地區(qū)都有嚴格限制諧波的EMC規(guī)定，有些地區(qū)還因上述理由禁止銷售和安裝變頻空調(diào)。我國也有相關的規(guī)定，對電源干擾要求很高的精密