变频空调节能吗？

bilei

提出这样一个问题请大家讨论！
大家都在说变频空调节能，不知是怎样节能的？我实在不明白！！！空调中的交流电机由于功率较小一般在1KW左右，搞电机的都知道，小型交流电机在低速运行时的效率要比在额定工况是的效率低很多，例如1KW的交流电机额定转速、额定负载工况时的效率约在85%左右，而在60%额定转速时的效率却只有65%左右，转速再低效率还要低很多。空调中的变频器中的IGBT或mos管耗能约在系统耗能的2%~3%左右，也就是说当变频空调在额定转速工作时要比不用变频的空调节省了变频器的损耗，变频空调在低于额定转速的工况时，不用变频的空调的电机额定转速下运转肯定比不是额定转速长期运转的变频空调的电机运转效率高很多，假定房间的制冷或制热面积一定，那应该是额定运行和低速运行都要比开关启、停的定频空调耗电量要大，低速下耗能更甚。那请问变频空调到底节能在哪里？是不是在骗人？

xhjfbi

变频只能耗能不可能节能

张老五

请问楼主，这句话到底是神马意思？
“也就是说当变频空调在额定转速工作时要比不用变频的空调节省了变频器的损耗”

bilei

谢谢张老五的回复！
“也就是说当变频空调在额定转速工作时要比不用变频的空调节省了变频器的损耗”其意思是这样的：无论是变频空调还是定频空调、其电动机在额定转速时的效率是相同的，这时的变频空调为了变频调速，电机前面增加了一个变频器，变频器本身在工作时是要耗能的（变频器的电力电子元件IGBT或MOS管要发热，约占整体效率的2~3%），若是定频空调无需调速，也就不需要变频器，自然这2~3%的变频器耗能也就节省了。
    另外，如果因为房间调整温度的需要，定频空调的工况总是在电动机的额定转速下起、停来控制房间温度，变频空调是靠变频器调整电源频率来改变电动机的转速来控制房间温度，假设两个房间面积一定、环境温度一定、房间温度一定的相同条件下，两个房间分别按装变频空调和定频空调，如果温度要求变频空调调整的转速低于了其电动机的额定转速比较多，且在这个状态下长期运转工作，那电动机的效率将大大低于额定转速时的效率，再加上变频器的耗能，那到底哪种空调耗能大，应该是比较清楚的了，那有的人可能要说，定频空调控温是靠电机的起动、停止，电动机的启动电流（空调是带载启动）比较大，是额定工作电流的5~7倍，这不耗能了吗？是的，启动时由于启动电流大是耗能大，但每小时启动几次，每次的启动时间也就是毫秒计，这点耗能要和变频空调在低速下、效率较低的电机转速下长期工作时所耗的能量相比应该是小巫见大巫了，所以我认为变频空调实际并不节能却耗能较大。
    是否如此请大家各抒己见，但请不要想当然的人云亦云，跟着厂家的变频即节能的宣传概念走，一定要说出个所以然，非常高兴与大家探讨！！
    如果能由此讨论使得大家不多花冤枉钱买变频空调还要多交电费，国家也能真正的节约能源得到社会效益，应该是一件很好的事情！！！

标准答案

1 建议有搞变频空调的同志们把变频空调节能的机理科普一下;
2 是否有做过对比试验的不妨共享一下；
3 个人认为变频空调节能有很大的炒作成分，即使节能也没有广告讲的那么玄。

张老五

bilei 发表于 2012-12-5 10:23

                               
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谢谢张老五的回复！
“也就是说当变频空调在额定转速工作时要比不用变频的空调节省了变频器的损耗”其意思 ...

首先请楼主再仔细看一下我在上一个帖子里引用的你的那句话，然后再看看跟你后来解释的是不是一回事。
其次，厂商的宣传当然不可尽信，不过也用不着见到宣传就一棍子打死。
至于变频空调到底节不节能，下面我来分析一二，供大家讨论。
1、一开始必须纠正一个错误观点，所谓“搞电机的都知道，小型交流电机在低速运行时的效率要比在额定工况是的效率低很多”，这个结论是有限制条件的，仅限于异步机，而且是在不调频的前提下，在调频调速时即使是异步机，效率也不会有明显下降，更何况变频空调多半是永磁机。
2、第二个要纠正的，是“每次的启动时间也就是毫秒计”，须知50HZ下一个周波也要20毫秒，不知道毫秒极的启动是怎么实现的？异步机的启动时间跟负载类型有关，压缩机由于负载大，怎么着也是秒极的，也许是零点几秒罢！
3、第三个要纠正一下的，是“电动机的启动电流（空调是带载启动）比较大”，提醒一下楼主，异步机的启动电流跟负载无关，启动时间跟负载有关。

错误观点纠正完了（其实还有，而且相当多，只不过懒得再码字），该说说变频空调为什么会省电了
排除压缩机上的差异（其实定频和变频空调由于工作状况不同，压缩机的设计上也是有所区别的，只不过这方面俺是外行，就不献丑了），主要讨论电机上的差别。
1、变频的电机多半是永磁机，永磁机本来就比异步机效率高，而且越是功率小优势越是明显，空调电机的功率恰好就是这个优势最明显的区间
2、变频是开了就不停，长时间低速运行，根据前面所述，效率并未明显下降，而定频是开开停停，启动过程是很耗电的，电流有6-7倍，时间是秒级，一小时也不止几次，根据观察在10次以上。而且启动过程不仅仅是电机耗电，压缩机要克服制冷剂的阻力，也是很费电的（这一条是有次向某压缩机厂的人咨询而来的，具体原因也没理解）
3、定频空调在控制上是设定有启动和停止温度的，而且为了防止空调过于频繁地启动，两个温度之间是要保持一定的距离。比如说，设定温度是26度，那实际上的控制可能是制冷到24度才停止，而温度上升到28度再启动。众所周知，制冷时温差越大，能耗越高，在25度时还在制冷当然要比26度制冷时的效率低。
4、还需要考虑一些极端情况，比如房间里经常有人进出，这样定频空调就需要频繁启动，效率更低（需要说明一点，空调的能效是有标准测试工况的，其中包括了开门几次每次多少时间，具体的请查阅标准）。
5、当然，变频器的损耗的确是存在的，所以，变频空调节能，没有厂家说的那么好，但也不存在单纯的忽悠。

bilei

这几天较忙没上网，先感谢张老五先生的回复，并且是认真的回复！
对你认为的“错误观点”所回复的纠正也给予回复：
1、关于你说在变频调速下小型异步电机低速下效率没那么低的依据是什么？我们用变频器带1.5KW异步机做过试验的，在额定负载、额定转速时的效率在82%左右，在1/3额定转速、额定负载下，电机恒转矩特性，其电机的效率只在60左右，你们也可以验证。原因在于变频器输出至电机的调制电压所含的谐波成分随负载的增大和转速的降低愈加明显，高次谐波比载波频率（IGBT的开关频率）大一倍之多，致使电机定、转子的铁耗、铜、铝耗均有增加。介绍此类损耗的专著很多，关于高次谐波为何在电机中造成损耗增加的原因相信搞电机的都知道，我就不多解释了。再就是变频空调多半是永磁电机，我也承认，但永磁电机的效率高却不是应用了变频器的原因，而是采用了永磁材料，电机效率必然会高，也就是说普通空调采用了永磁电机同样节能。顺便说一句永磁电机用变频调速在低速下运行与其额定工作点时运行相比，同样效率降低，原因就是调制电压和正弦电压在电机中的反映差别还是很大的。
2、这关于毫秒的纠正是正确的，这里我说的太随意，没认真的谈空调的启动时间，如你所说，空调电机启动确实需要0.1~0.6秒左右（空调功率大小不等、制冷冷媒不同、制冷系统不同所造成的启动时间不等）。谢谢纠正！
3、这里我说的是定频空调电机的启动，交流异步电机空载启动时有功电流分量很小、无功分量很大，但带载启动时负载的大小直接影响有功电流分量的大小，故带负载启动是即与负载有关也与启动时间有关的，你说是不是？
    再者，你所谈的关于变频空调节能的5点见解我也不能苟同：
1、永磁电机的问题我在上面第一条说了，永磁节能不是变频的功劳，而是钕铁硼的功劳，用在定频空调上同样节能，并且在额定转速、正弦电压下其效率更高，在低速下增大损耗（可能没有普通异步机的损耗大，但比额定点要低一些）实在得不偿失。
2、变频器的输出波形畸变严重，电机在长时间的波形畸变状况下运行损耗必然增加。从电机在额定工况温升低和电机低速时温升高（同样负载、恒转矩特性）就可知。
3、多少说明点情况，但影响甚少。
4、变频和定频都有该类情况，同样的影响，频繁启动和低效率运行哪个耗电大应该比较清楚。
5、变频器是另外增加的损耗，在1.5KW电机和变频器测的变频器损耗约占系统效率的4~6%左右。
    实际上，我们都想一下，变频器自问世以来，其与电机配合确实有许许多多节能的典型案例。大家仔细分析一下，这些成功案例大部分是因为负载变化范围较大且经常，如风机、水泵、运载等类的恒转矩、恒功率、通风机型之类的负载，在负载变动很大时电机仍然以额定转速运转，电机视在功率的损耗并没随负载变化而变化多少，用调整转速来跟踪负载变化虽然也有低速效率低的问题，但与负载变化、电机仍然额定转速所消耗的电能相比又是小巫见大巫了，所以此种工况采用变频器调速是节能的很好的措施。
    但空调却不然，房间面积不变，制冷温度不变，也就相当于负载不变，换上了带有变频器的空调，长期增加了变频器损耗，还使的电机不在其最佳工作效率点工作，却在低效率状况下长期运行，它反而节能了，可能吗？
    我相信空调厂家如能在设计合理的空调制冷系统上、如何降低管路损耗等方面多做做文章（当然现在不知道现在是否已经文章做尽，即便是做可能讲出来不像变频那么容易被大家接受，因为风机、水泵类用变频节能的宣传一般人都知道）应该才是正路，不应该拿变频器在其他领域节能的概念在空调领域里忽悠。

bilei

再补充一点：以目前我国空压机行业正在做的节能工作为例，螺杆式空压机厂家就很少用电机调速节能来做概念，而是在空压机的设计方面如:空压机头的形状、螺旋线的形状、尺寸的合理性、间隙、光洁度等方面做文章，以此来提高空压机制气的效率，然后应用高效电机，使得整体效率提高，达到真正的节能，这是正确的道路。
再次感谢张老五先生的点评，希望再次得到你的指正！

张老五

回答楼主的问题
首先还是建议一下楼主，不要先入为主，也不要带着观点来看别人的解释，以致于只看到想看到的部分，而不愿意接受不想看到的部分。
其次建议一下楼主，有时间翻一下电机理论，很多问题也不需要什么实验，理论分析一下就能得到 肯定的结论。
好了言归正传，一条一条来说：
1、这里我说的是“频率变化时电机”的效率，而不是在说“变频供电条件下的电机”的效率，这者是完全不同的事情。事实上，用电机理论，再加上一点损耗原因的分析，并不难得出频率变化时电机效率的变化趋势。至于你所说的低频下效率大幅度降低的现像，我相信是存在的，但存在的事情未必就普遍，更不一定能当做真理。变频器是的谐波，但谐波是可以削弱和消除的，你实验用的变频器没有这样的功能，并不等于产品里的那个变频器也没有这样的功能。
2、启动时间，我想不用多说了。
3、关于启动电流，回到最开始的建议，随便找本电机书看看，不想凭想像好吗？
4、你的问题是“变频空调节能吗”，而不是“不用变频技术空调能不能节能”，既然你问“变频空调节能吗”，我自然要回答哪些地方节能，其中用了永磁也是原因之一，这难道也有问题？
5、说白了还是回到第一个问题，变频器的输出是有手段可以改善的，你的变频器没有这功能，不勇于别人的也没有，你没用过的东西，并不等于别人也不用。BTW，定频压缩机用的是单相异步栅，照样有波形畸变，万一
6、影响大小的事情，不是你说了算的，当然我说了也不算，建议找本制冷的理论看看。顺便再回到最前面的问题，搞技术的人要尊重科学尊重事实，千万不要以个人的好恶来选择性地看问题
7、这个不用答了，前面已经说得很清楚了
8、第三次强调，你变频器并不等于世界上所有的变频器，你测到的数据也并不等于放之四海而皆准的真理。顺便问一句，你做实验用的变频器的功率是多少？

最后再谈谈你的观点。你所谓的“低效率状态”我真不想再多说什么，反正这一结论不成立。
姑且假设你所说的“负载不变”是成立的，难道负载不变就不能节能？那我们提高风机水泵电机的效率还有什么意义？变频空调简单地总结，就是提高了整个系统运行的效率，自然就有节能的空间。
至于效果有没有这么好，以及厂家是不是存在忽悠，并不能改变这个结论本身。并不能因为效率没有宣传的那么好，就说这样不节能，也不能因为有些厂家在忽悠（比如那个什么15HZ1HZ我看就是纯粹忽悠），就认定它效率低。
当然变频空调确实也可以不节能，比如在一个大房间里装上一个小空调，怎么也打不到想要的温度，一开起来就停不了，那肯定是不节能反而更费能的。
至于压缩机本身有多少变化，这个方面我说过了我是外行，不太明白。姑且假设一下：变频压缩机的工作过程跟定频的是不同的，因此在设计上也有所不同，由于不需要考虑启动过程中的某些参数，因而可以达到更高的效率。不知道这样的结果，能不能算“变频空调节能”？

张老五

bilei 发表于 2013-1-8 16:54

                               
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再补充一点：以目前我国空压机行业正在做的节能工作为例，螺杆式空压机厂家就很少用电机调速节能来做概念， ...

没看明白你这段话想表达的是什么意思？意思是某类空压机变频了也不节能？那个我真的是外行，只是，空压机也有好多种，充其量也不过是某一种“也许”不需要变频，并不等于其他种类也不需要变频，更不等于空调压缩机不需要变频。
好像风机水泵厂也很少宣传他们怎么做调速，好像风机水泵厂也要是改进叶轮轴什么的设计的，是不是这也能说明风机水泵变频了也不能节能？
再者说了，空压机出厂前厂家也不知道用户将来是怎么用的，是一年到头开着不停，还是三天打渔两天晒网，你倒是叫空压机厂家怎么跟你宣传调速节能的概念？

xiangzi84

空调压缩机有一个很重要的指标，COP-能效比，即制冷量和输入功率的比值，也就是考虑产生单位制冷量是否消耗过多的电能？所以空调压缩机制冷量和转速有很大关系，而绝大部分变频空调都是永磁电机，美的全直流的概念就是空调所有电机都是永磁的（含空调外扇），变频电机一个是速度可控，且具有较宽的运行范围；在低速的情况下也具有高效率和高功率因素。空调都有一个温控系统实时监测温度而调整电机运行。

xiangdong1506

楼主讲了很多，可能很多了解电机但不了解空调压缩机的人都会有类似想法。
比较赞成老五的说法{:soso_e100:}，楼主主要是概念上的混淆，导致引入较多和此无关的分析。
解释如下：
1.电机种类：变频空调压缩机使用的是“永磁同步电机”(正弦波的那种)，运行范围回转数在18~120Hz;
                  而定速空调使用的是“单/三相异步电机”(单相是电容运转型)（就是华科电机学讲最基础的那种），额定转差率在0.02~0.05之间;
                  分析：两种电机的区别就不多说。
                           1.5匹空调的电机来说，变频：低频下电机本体80%上，带变频器也在50%上，较大频率范围上能在电机本体90%，带变频器80%以上；
                                                           定速：在额定工况下电机效率在80%~85%之间(正常空调来说，一般在额定点)，启动的负荷较轻效率很低;
2.为何省电：主要是运行方式。定速是在不断的启动、关闭、启动……，系统启动阻力大(也就是老五说的冷媒阻力)
                                          变频是一致运转的，在室内温度达到设定值后，电机运转在20HZ以下的低频状态，电机效率低但实际功率非常小几十瓦(就相当各风机)
                                          PS:空调的耗能主要体现在启动及快速制冷的那个段时间
3.另外舒适度，温度一直恒定肯定是最爽的，不解释！
                     
                                          希望楼主先去看下两种电机的区别，再引入相关实验验证。前提条件有问题，必然影响分析。还是比较佩服楼主能对问题挖掘的如此深入！

                                    

张老五

xiangdong1506 发表于 2013-1-14 19:15

                               
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楼主讲了很多，可能很多了解电机但不了解空调压缩机的人都会有类似想法。
比较赞成老五的说法{:soso_e100: ...

其实说到底，节不节能，不是凭说的，是凭试验的
要说试验，就是COP试验，那是有标准工况，实际测出来的
不管怎么说，按COP试验，测出来的变频确实还是节能的

directdrive

很赞楼上几位，我这里起哄凑个热闹啊

先做个假设，变频空调电机加变频器在低速工作情况下效率比较低，但这时候电机输出功率也很小。
再做个假设，定频空调电机效率很高，但由于负载阻力大，电机输出功率也比较大。

现在做一个不太恰当的比较。

比如我工资税比例很低，净收入比例很高，但我工资基数低
而我同事工资税比例很高，净收入比例低，但工资基数很高。
现在根据我工资净收入比例很高，就说我工资净收入高于我同事，这个结论是不成立的。同样的道理，无法简单因为变频器本身损失几个点就否定变频调速的意义。

ljw0907

真的喜欢这样的讨论氛围。2012年刚用上了一款国产的变频空调，一个夏天，确实感到省电不少，而且舒适度增加了很多，晚上也没有风扇吵人的感觉。

张老五

directdrive 发表于 2013-1-15 04:13

                               
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很赞楼上几位，我这里起哄凑个热闹啊

先做个假设，变频空调电机加变频器在低速工作情况下效率比较低，但 ...

这个比喻好像还不够贴切

huzhi

同意16楼的说法，这样的讨论氛围很好，感觉现在论坛也没有以前那么活跃了。

毛水林

各位，请注意一个很关键的问题点，就明白省电重点所在：
空调压缩机在实际应用与测试中，不管工况如何（测试为标准工况），压缩机吸气与排气的压力在刚开机是有较大波动的，直到吸排气压力平衡。冷启动（1小时以上没开）要达到最优工况的二级能效COP=3.6，需要1.5~2.5小时，期间前40分钟运行在能效比COP=2.5以内，后60分钟在2.5~3.6之间，此阶段特点耗电增加，制冷量减少。热启动（30分钟内）吸排气压力平衡需要40分钟，停机重启（1~3分钟开关保护）需要20分钟。
直流变频不存在开关等待压力平衡，如此省电，1HZ变频更省。

格力电器凌达压缩机

小鑫有炸2012

毛水林 发表于 2013-1-17 13:32

                               
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各位，请注意一个很关键的问题点，就明白省电重点所在：
空调压缩机在实际应用与测试中，不管工况如何（测 ...

无意间看到这个名字了，以前众力的吧

张老五

毛水林 发表于 2013-1-17 13:32

                               
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各位，请注意一个很关键的问题点，就明白省电重点所在：
空调压缩机在实际应用与测试中，不管工况如何（测 ...

前面一半很有道理，也就是我解释不清的”压缩机“的变化问题
后面一半是不是有点做广告的嫌疑？提醒一下这位，原则上论坛帖子里不能出现公司名称、电话、QQ号等信息

另外问一下，1HZ跟15HZ或者25HZ比有什么区别