数码涡旋与变频涡旋空调系统性能比较..doc

数码涡旋与变频涡旋空调系统性能比较 马麟 孙欢 (天津商学院制冷与低温工程系 天津300134 ) 摘 要 通过对变频涡旋压缩机和数码涡旋压缩机从工作原理上进行分析，指出了各自适合的应用范围，并对当前市场上流行的变频和数码多联空调机组进行了综合比较，阐述了这两种空调机组各自的优势和不足，最后指出了进一步研究和推广两种空调系统需要解决的问题。 关键词 变频 数码 涡旋 多联空调机组 0 引言 随着人们生活水平的提高，空调已经不再是一种奢侈品，早已走入人们生活的各个场所。据统计，空调系统的耗电已占整个国民经济用电量的10%以上，而且随着经济的发展，比例会逐渐提高。因此，对于空调系统而言，如何提高系统的效率已显得越来越重要。这一要求使得开发可变容量的空调系统成为当前的潮流。可变容量空调系统有较高的季节 能效比，能将室温控制在更小的波动范围内，这样就确保了用户更高的舒适度[1]。 迄今为止用于调节容量的压缩机技术真正主导市场的只有变频和数码涡旋技术两种，分别采用两种完全不同的方式进行压缩机容量调节，由此带来了它们在许多方面的差异。1978 年，日本部分公司提出变频空调的概念，由于变频空调具有许多优点, 因此很快进入了发达国家的家庭。而后 “春兰”、“海尔”、“美的”、“格力”等公司也相应推出了变频空调产品，并有代替目前使用的单频空调的趋势[2]。1990 年初，随着涡旋压缩机被研制出来，空调系统的容量改变方式也得到很大发展[3]。全球最大的涡旋压缩机厂 Corpland 公司于1993年提出了数码涡旋压缩机 [4]，而后韩国三星、格力、美的等公司推出了数码涡旋空调机组。本文通过对这两种压缩机及其空调系统的比较，以分析它们各自的优势及不足。 2 变频涡旋与数码涡旋压缩机的工作原理 涡旋变频压缩机由于采用了变频器（工作原理如图1所示）, 因此其转速随频率变化而产生不同的输气量，从而使制冷、制热量增大或减小。当今全封闭变频压缩机的变频调节有交流变频和直流变频两种方式。交流变频压缩机一般指压缩机动力采用交流异步电机，由变频器向电动机定子侧线圈提供三相交流电流、产生回转磁场,从而在转子侧产生了二次电流, 因回转磁场和二次电流产生的电磁作用而产生回转。直流变频压缩机一般指压缩机动力采用直流无刷电机，即BLDC电机。工作时,定子通入脉冲直流电,产生旋转磁场与转子永久磁铁的磁场相互作用,产生所需的转矩,达到一定转速[5]。此外，大功率变频压缩机逐渐引入更先进的变频控制方式，压缩机采用永磁同步调速电机，即PMSM电机。它们都通过将频率电压不可控的市电经过整流逆变等电力电子变换得到频率电压可控的电源驱动压缩机运转，从而控制压缩机吸排气量和能力输出[6]。 图1 变频控制器工作原理图 数码涡旋压缩机（图2）利用涡旋压缩机的轴向柔性技术，动静涡盘能沿轴向脱离分开一段距离实现加载与卸载，即数码 0和 1 的转变（图3）[1]。当动静涡盘处于密封状态时，压缩机 100％运行；当动静涡盘轴向脱离时，压缩机吸－排气腔导通，压缩腔内无压缩，即压缩机电机虽然运转，但压缩机不作功。通过组合 0 和 1 状态的时间，即可实现任意比例的能力输出。 图2 数码涡旋压缩机 图3 调节机构 为确保活塞上移时顶部涡旋盘也上移，将活塞安装在顶部固定的涡旋盘处。在活塞顶部有一调节室，通过φ0.6mm 直径的排气孔和排气压力相连通，一外接电磁阀（PWM）连接调节室和吸气压力。当电磁阀处于常闭位置时，活塞上下侧的压力为排气压力，有一弹簧确保两个涡盘共同加载。电磁阀通电时，调节室内的排气被释放低压吸气管，它导致活塞上移，顶部涡盘也随之上移。该动作使两涡旋盘分隔，这样无制冷剂流量通过涡旋盘；外接电磁阀断电时，再次使压缩机满载，恢复压缩机操作。动静涡盘分离间距的幅度值约 1.0mm。 变频和数码涡旋压缩机在空调中的主要应用方案 3.1 变频涡旋压缩机在空调中的主要应用方案 3.1.1 一拖一 一拖一是涡旋变频压缩机应用的主要形式之一，它主要以壁挂式变频空调、柜式变频空调等风- 风系统形式应用于空调系统中。其优点主要表现在系统结构简单、压缩机回油良好、控制方案简单、压缩机运行平稳等方面。 3.1.2 一拖二 变频一拖二空调器是目前市场上一种较先进的空调器，它应用了先进的变频装置和模糊控制技术,使压缩机在不同转速下输出不同的功率，从而实现一台压缩机同时带动两台室内机的目的。由于空调机组运行时两台室内机可独立控制开停，故节能效果明显。 3.1.3 热泵低温制热运行 在我国北方冬季采暖季节随着环境温度的降低，传统热泵系统的制热量会迅速降低，而需求制热量却大大增加，从而导致系统无法满足冬季人们的实际需求。同时，外界温度的下降，使系统的COP