变频空调原理,变频空调和普通空调有什么不同

年年买空调,年年有人问。

变频和“定频”空调到底有什么区别?先不说这两个空调的原理,因为原理虽然简单,但是从原理到表象并不好理解。

咱们先说现象,然后最后从原理来解释一下,原理到变现的原因。

我们先来聊聊,大部分人买空调都想要知道的问题:

1、什么空调制冷快?制热快?是变频的,还是定频的?

很实在吧!

在同样的功率的状态下,变频空调理论上要比“定频”空调更快制冷。

要理解这个,首要要说一个概念:什么是制冷量?

制冷量是指空调进行制冷运行时,单位时间内从密闭空间、房间或区域内去除的热量总和。

这里插入一下常规状态下,房间选择空调的基本规则。

变频空调原理,变频空调和普通空调有什么不同图1

房间大小对应的空调大小

为什么在同等功率状态下,变频空调会比定频的更快的让人感觉到凉爽?

空调快速制冷是空调的重要卖点之一,这一点一定要首先清楚。

那么为了实现空调的快速制冷,最好的办法就是,让压缩机输出更大的功率。也就是制冷量在开机的时候的时候,很快就爬升到最大值。

这个时候变频空调,通过主控板是可以实现,开机后很快就达到转速高峰。这个是变频驱动可实现的,并且变频驱动状态下,是可以实现短时间内,超过额定转速,达到更高转速。(后面咱们解释,咱们实现超过额定转速的原理)【简单理解就是,变频空调的实际转速,会在开机后的一段时间内,超过额定转速运营一小段时间,当然不会对压缩电机有损害】

定频空调,由于本来就是一个额定转速的电机,从开机到达到额定转速,就不会再加快速度了。

划重点:这并不是说,你就一定要买变频的空调,因为如果你的房间确实很小,例如只有15平米,空调本身就不大,那么对于一个大一匹的空调来说,制冷的效果在人的感觉范围内,其实差距不大。

如果是大房间,例如客厅,那差距可能就比较明显了。当然对于更大功率的空调,咱们后面也会说,最好还是选变频的。

2、变频空调和“定频空调”,到底哪个类型的空调省电?

大众都曾经被“一晚只需一度电”洗脑过。那实际的情况到底是什么?

我们直接来看变频和定频空调的耗电曲线。

变频空调原理,变频空调和普通空调有什么不同图2

变频空调与定频空调的耗电量(理论值)

在实际运营中:

(1)定频空调的耗电:定频空调的压缩机转速是恒定不变的,所以制冷量大小始终也是一样的,它是依靠其不断地“开、停”来调整室内温度,其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热,并消耗较多电能。

因此在定频空调的耗电上面,我们能够看到,在温度达到额定值后,空调压缩机会关闭,等待温度传感器反馈室内温度,超过设定值一定大小后,压缩机又开始工作。这是一个启——停的过程,所以耗电是一段时间有,一段时间没有。

(2)变频空调的耗电:

变频空调开机后,为了实现快速的制冷,会快速达到功率输出的高峰。所以变频空调开机一段时间室内的电量会超过定频空调,在达到了额定温度后,变频空调会低速运行,仍然是实时的制冷。

因此,变频空调真正省电是在短时间内进行的省电。

这里也提醒一下已经买过变频空调的朋友,不要频繁开机,这个图很明显的就显示出来了。变频空调开机时间内耗电是最大的。

从这个图,学过初中物理的也能够知道:

1、从能量守恒的角度来说,变频空调在短时间内消耗的电能多,那么转化出的机械能就更大——机械能就是压缩机的动能,那么变频空调制冷量就肯定是更大的,也就更凉快。

2、如果家庭打算装中央空调,尤其是功率在大三匹往上的,那一定是首选变频空调,因为中央空调的频繁启停,耗电量太大,而且家用中央空调一般情况使用时间都很长。一般夏季一天使用时长都超过8个小时。

如果是小屋子,例如25平米以下,并且是实体墙,一个大开间的窗户的,那定频的1.5匹就可以了。

如果是落地窗的主卧,或者是客厅,面积在30平米的,那么选一个变频空调2-3匹,问题就不大。

3、变频还是定频的空调噪音小?

家用的空调,尤其是卧室的空调,一定要考虑这个,尤其是家里有小孩的。

不管空调外机是外挂在外墙上面,还是有专门的空调外机放置处,声音能越小越好。

对于定频空调来说,频繁启停不单单会带来转速从0-2000转的噪声,还有启停时候的震动,这个声音不管怎么做都很大。

变频空调原理,变频空调和普通空调有什么不同图3

变频的电机转动波形

变频空调来说,压缩机的变频驱动器,基本都集成了振动抑制的功能。基本上都可以做到运营中声音很小。只有电机转速的声音,这种在低功率运行的时候,声音就更小了。

同比而言,变频的声音,一定是更小的。(这个是变频的天然优势)

4、变频和定频空调的差异都了解,那么能效等级,一级能效,三级能效又是个什么意思?

能效不是厂家自己随便写的,是有国标的,GB21455明确规定了变频能源等级。

变频空调原理,变频空调和普通空调有什么不同图4

空调能效等级

这里有一个概念:EER:在额定工况和规定条件下,空调器进行制冷运行时,制冷量与有效输入功率之比。

这里有一个算式:额定制冷量小于4500W的空调(也就是2匹以下的空调),24小时运行的状态下,一级能效比三级能效可以节约(24*W/3.2-24*W/3.6)/24*W/3.2*100%=11.1%的电。

【是不是颠覆你的想象,如果是家用,差距其实很小】

但是如果是店铺用,那这个差距就很大了。

所以,家用的话,如果是面积比较不大,并且不是长时间在家,只是夏季晚上使用,那根据三级能效和以及能效的价格差,自己选择就行了,基本上相差300-500元(1.5匹)。

功率越大,1级能效和三级能效价格差越大!

从环保的角度来说,肯定是建议选1级能效的。

聊一个题外话:为什么会出现1级能效和3级能效的差距。都是空调,都是一个厂家的,为啥还有这种差距呢?为啥不能都做成1级能效的呢?

在结构部件和原理上面到底差在哪里?

差距在电机上面,如果一个800W电机,扭矩可以同1000W的电机相媲美,那么你说800W的能效是不是更高一点?当然我这里是一个举例的数据,并不是说实际就是800W的扭矩跟1000W的扭矩相当。可能差值更小一些。但是实际情况就是如此。

由于空调压缩机都是采用的直流变频压缩机,电机的绕线方式和磁通做法也不一样,所以造成电机的电能——机械能的效率也不一样。

这就是能效等级的来源,这也是对应高能效等级的空调更贵的原因:电机贵啊!

5、变频空调确实要比定频空调要贵!

变频空调比定频空调对的核心在于,变频空调需要主控板+变频电机驱动器+电子膨胀管+变频电机,他也有且就比定频空调多这两个元器件。

变频空调原理,变频空调和普通空调有什么不同图5

变频空调的核心部件

变频空调原理,变频空调和普通空调有什么不同图6

空调外机的结构

归纳一下,变频空调和定频空调的区别。

变频空调原理,变频空调和普通空调有什么不同图7

变频空调与定频空调比较

在环保和碳中和的趋势下,变频是趋势:

变频空调原理,变频空调和普通空调有什么不同图8

2011-2020年变频家电的占比

从宏观上来说,变频家电肯定是主流趋势,并且也是节能的需要。

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变频空调原理,变频空调和普通空调有什么不同图9
变频空调要优越于普通空调。那么什么是普通空调,什么又是变频空调。

普通空调就是空气调节装置。它是用人工方法,对房间内或相应的其他空间内的空气的温度,湿度等进行调节和控制的设备。空调主要有外机和内机两大部分组成。外机主要是压缩机和风扇;内机主要是冷凝器,传感器,控制板,过滤器等组成。

变频空调就是在常规空调的结构上增加了变频器。变频器是用来控制和调整压缩机转速的控制装置,使压缩机工作在最佳运行状态。

变频空调原理,变频空调和普通空调有什么不同图10
变频空调与常规空调(定频空调)区别如下:

1),变频空调是通过调节施加給压缩机电源的频率来改变压缩机转速,从而调节冷媒的流量,它可以实现不停机调节温度;定频空调的压缩机一直工作在50HZ下,调节温度依靠压缩机不断的停止和运行。

2),变频空调制冷或制热快。刚开机时,变频空调以最大功率工作,室温上升或下降快,并且达到期望温度值后,可以根据室温温度波动时时调节压缩机运转频率,确保温度波动幅度不大增加舒适感;定频空调制冷或制热相比较慢,由于是靠开停机来调节温度,因此,温度波动较大,舒适感差。

3),变频空调由于不会频繁启动停止,所以,噪声小;定频空调压缩机的频繁启停,就会产生较大噪声。

4),变频空调最大优点就是节能。由于,变频空调内的变频器随时压缩机运转速度,合理使用能量,压缩机不会频繁启动停止,就不会产生较大的启动电流,整体节能可以在百分之三十。

总之,变频空调比普通空调节能,比普通空调噪音小,比普通空调舒适度高。
变频空调原理,变频空调和普通空调有什么不同图11

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