變頻空調真的省電嗎?恰恰相反,看完它的原理你就不會被騙了!

變頻空調真的省電嗎?這個問題並不新鮮,大多數的觀點是:變頻空調真的省電,並且有許多宣傳資料還給出了具體的省電量,有商家就說:交流變頻空調可省電30%,而直流變頻空調可以省電50%。

變頻空調真的省電嗎?恰恰相反,看完它的原理你就不會被騙了!

但實際真的是這樣嗎?

我們來看一下變頻器的工作原理;

變頻空調工作原理的核心是製冷和制熱原理,製冷和制熱基於氣體冷媒(如:氟利昂、無氟環保冷媒)變為液體冷媒時要排出熱量和液體冷媒變為氣體冷媒時要吸收熱量的原理。圖1為變頻空調工作原理,電網的定頻電能經變頻器輸出變頻電能,變頻電能驅動電機旋轉,電機帶動壓縮機運轉。

變頻空調真的省電嗎?恰恰相反,看完它的原理你就不會被騙了!

壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器是實現氣體冷媒和液體冷媒互相轉變不可缺少的四個部件。

進入壓縮機的是低溫低壓的氣體冷媒,壓縮機做功使低溫低壓的氣體冷媒變為高溫高壓氣體冷媒,高溫高壓氣體冷媒經冷凝器散熱後成為高溫高壓的液體冷媒,所以冷凝器吹出來的是熱風。

液體冷媒經過膨脹閥後進入蒸發器,冷媒進入突然增大的空間,壓力突然減小,開始氣化,吸收熱量,使蒸發器周圍空氣變冷,所以蒸發器吹出的是冷風。

然後低溫低壓的氣體冷媒進入壓縮機繼續壓縮,繼續循環。

蒸發器和冷凝器通常一個在室內,一個在室外。若蒸發器安裝在室內,就是製冷空調,若蒸發器安裝在室外,就是制熱空調。

事實上,蒸發器和冷凝器的結構非常類似,主要區別在於冷媒的形態和流向,輸入高溫高壓的氣體冷媒的是冷凝器,輸出高溫高壓(或稱中溫中壓)的液體冷媒。輸入低溫低壓的液體冷媒的是蒸發器,輸出低溫低壓的氣體冷媒。

冷熱兩用型空調通過一個四通閥改變冷媒的流向,實現冷凝器和蒸發器角色的轉變,進而實現製冷或制熱。

二那麼變頻器能節能嗎?

變頻空調真的省電嗎?恰恰相反,看完它的原理你就不會被騙了!

首先,我們來了解一下變頻空調的基本原理。簡而言之,變頻空調與定頻空調的根本區別在於變頻空調在定頻空調的壓縮機電機之前加了一個變頻器,通過調節變頻器輸出頻率,即可改變壓縮機轉速,達到調節輸出製冷量(以製冷型變頻空調為例)的目的。

認為變頻空調省電的主要依據是:變頻空調低速運行功率小,耗電量少。

這是不容置疑的事實。

值得討論的是:低速運行功率小與節能有必然聯繫嗎?

為了探討這個問題,我們有必要對節能做出定義。科學的定義應該是:輸出相同製冷量的前提下,用電量較少視為節能。

輸出相同製冷量是節能的前提,正如,對於需要2匹空調的場合,我們不會基於節能而安裝1匹的空調。低速運行功率小,相當於輸出冷氣的速度低,輸出冷氣的速度低,為了輸出相同製冷量,需要的時間就長。

也就是說,變頻空調用較長時間的小功率運行替代了定頻空調較短時間的大功率運行。在相同製冷需求下,兩者產生的製冷量相同。如果兩臺空調的能效比相等,兩者的耗電量相等,誰都不比誰更省電。

問題又來了,兩者的能效比相同嗎?

這是一個較殘酷的現實。這個現實就是:

採用相同壓縮機時,變頻空調的能效比較低,也就是說,變頻空調不但不省電,反而更費電!

而且相比定頻空調而言,變頻空調多了一個變頻器,變頻器是要耗電的,同時,變頻器運行還會增加壓縮機電機的諧波損耗,兩個損耗加在一起,共約佔額定運行功耗的2~4%。

其次,一般壓縮機在額定轉速時效率最高,能效比也最高,低速運行時,能效比偏低。

除了加大能耗之外,技術不過關時會增大對電網的諧波汙染。

那麼你有可能會問;變頻器空調廠家都回列舉一個省電的原因,讓我們再看一下他們是如何忽悠你的;

變頻空調省電悖論之一:低速運行所以省電

在所有關於變頻空調省電的解釋中,這是一個最能混淆視聽的說法!

其完整描述如下:變頻空調將室溫控制到設定溫度後,壓縮機較長時間處於低頻(低速)狀態運行,此時的壓縮機功耗低,所以省電。


變頻空調真的省電嗎?恰恰相反,看完它的原理你就不會被騙了!


低速運轉時,壓縮機電機的供電頻率較低,為此,先是有商家打出了1Hz變頻空調的廣告,其後,另有商家推出0.1Hz變頻空調,0.1Hz出來之後,低頻牌不好打了,於是又有商家宣稱直流變頻更省電,因為直流就是0Hz的意思,一次到位,誰也別想比我更低(儘管直流概念與低速已經沒有任何關係,你的頻率比人家1Hz低,但是,你的轉速不一定比人家低!)。

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就上述省電理由而言,顯然是站不住腳的!

商家描述了變頻空調工作原理,低頻運轉時壓縮機功耗低,這一點是毋庸置疑的,這也是變頻空調的重要特點。問題在於,功耗低不等於省電!

我們再看看定頻空調的工作過程:定頻空調將室溫控制到設定溫度1後,壓縮機停止運轉,待溫度上升(製冷空調)到空調設定溫度2,定頻空調再次啟動。

注:一般而言,設定溫度1比設定溫度2略低,這樣可以避免壓縮機頻繁啟動,當然,也會造成室溫出現一定的波動。

對比一下,當室溫與空調設定溫度相差較大時,變頻空調和定頻空調基本沒有區別,都是按照滿負荷運行,直至達到設定溫度。

變頻空調和定頻空調的區別主要在於溫度達到設定溫度之後,前者低速運行用以維持溫度不變,後者在停機運行或全速運行之間反覆切換,維持溫度在小範圍內變化。 

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低速運行的功耗的確小於全速運行,但高於停機運行。如何判斷哪個更省電呢?

假設變頻空調低速運行時的能效比為SEER1,定頻空調的能效比為SEER2。再假設定頻空調每運轉a分鐘停止b分鐘。

假設變頻空調低速運轉的功率為P1,定頻空調全速運轉時的功率為P2。

變頻空調的耗電量為P1*(a+b),定頻空調的耗電量為P2*a。

為達到相同的製冷效果,兩者輸出的總製冷量相當,因此,下式成立:

SEER1*P1*(a+b)=SEER2*P2*a (1)

式(1)變形得兩者的耗電量之比:

P1*(a+b)/P2*a=SEER2/SEER1 (2)

變頻空調與定頻空調的耗電量之比等於定頻空調與變頻空調的能效比。

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耗電量與運行功率無關,耗電量只與能效比有關,能效比越高,耗電量越低。

而實際能效比的高低,取決於具體的空調,不能一概而論!

然而,我們在相同技術條件下作一下對比,還是有意義的!

壓縮機的實際效率與工作狀態有關,而其最高效率點,通常在壓縮機的額定負荷點。壓縮機低速運行時的效率一般低於額定負荷點。

低速運行更耗電!

也就是說,相同技術條件下,因為低速區是低效率區,變頻空調低速運行更耗電!

變頻空調省電悖論之二:啟停少所以省電

在所有關於變頻空調省電的解釋中,這是一個最有“科學依據”的說法!

其完整描述如下:空調是否省電,主要是開機次數決定的。因為它啟動時最耗電。變頻空調達到設定溫度後,低速運轉維持溫度,無需頻繁啟停,所以省電。

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圖1 變頻空調省電悖論之二

許多年前,常聽到這樣的提醒:空調剛剛關掉,不要馬上開啟,因為這樣容易損壞壓縮機。多年過去了,空調在這方面的技術進步了,壓縮機的啟停已經完全可以智能控制了。換言之,如果我們頻繁的啟停空調,壓縮機會置之不理。

變頻空調出來了,我們又聽說,定頻空調啟動時,壓縮機電機啟動時的電流可達到額定運轉電流的4~10倍,啟動時空調耗電量大。

定頻空調達到製冷(或制熱)溫度後就停機,等到溫度上升(或下降)後再啟動,定頻空調運行過程中,會出現多次啟停,於是,有人想到,定頻空調耗電量一定大,有人甚至提出“空調是否省電,主要是開機次數決定的”的觀點。

事實是否如此呢?

下圖為定頻空調壓縮機啟動時的電壓、電流方均根值曲線。圖中,電壓突然上升至額定值,電流由零快速上升至峰值,隨後急速下降至運行電流,然後,維持在額定電流。由圖可知,峰值電流約為額定電流的15倍。

變頻空調真的省電嗎?恰恰相反,看完它的原理你就不會被騙了!

圖2 定頻空調壓縮機啟動電流曲線

那麼,此時壓縮機電機消耗的功率是否為額定功率的15倍呢?

這是一個可忽略的次要的因數!

答案是否定的,原因是啟動瞬間,電機的功率因數遠遠低於額定功率因數,也就是說,實際功率必然小於額定功率的15倍(大多數電機不可能承受這麼大的過載倍數)。

我們姑且不討論實際功率到底有多大。由圖可知,啟動電流維持的時間不到500mS。即便此時的功率為額定功率的15倍,一次啟動消耗的電能也就相當於7.5秒正常運行時的電能。這麼小的消耗,在實際運行中佔比甚小,完全可以忽略!

綜上所述,空調是否省電,主要是開機次數決定”以及“變頻空調因為啟動次數少所以省電”的觀點都是不正確的!

變頻空調省電悖論之三:實驗室環境下省電

在所有關於變頻空調省電的解釋中,這是一個最無恥的說法!

變頻空調省電嗎?顧客不斷上當,商家不斷遭受質疑,事實面前,人為解釋已經顯得蒼白無力,無奈之下,搬出權威機構的檢驗報告。報告顯示,實驗室環境下,一晚的確只需消耗很少的電。

廠家說:“一晚只用很少的電”在實驗室當中是可以實現的,並且拿出了經得起推敲的檢驗報告。

可以肯定的是,報告涉及的諸多的附加條件在生活當中根本沒有辦法滿足,實驗室的數據跟生活當中必然會存在差距,這種數據應不應當出現在宣傳語當中?

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圖. 變頻空調省電悖論之五:實驗室環境下省電

廠家說;用實驗室數據說話,或許是該行業的習慣,至於實驗室數據與實際使用環境下存在差異,那是消費者理解誤差!

實驗室數據說話,符合實事求是和科學求真的原則,應該成為各行各業的習慣。關鍵在於,我們如何利用實驗室數據?

實驗室數據更多的應該作為科研、質量、生產環節的科學數據支撐。而不是用於誤導消費者。

實驗室的作用在於模仿實際使用環境,實驗室數據與實際使用環境有差異是難免的,如果差異很大是不應該的。如果在實際環境中根本沒法滿足,或者說,根本不存在這樣的實際環境,那麼,這樣的實驗,是一次失敗的實驗 ,其實驗數據沒有實際意義,實驗者應該反省,努力改進試驗方法,而不是把這樣的數據作為證明拿出去忽悠客戶!

我沒有去調查試驗方法和試驗環境,作為一名科技工作者,我可以構建這樣的一個試驗環境,一個完全密封的、完全隔熱的試驗環境。我還可以發明一臺這樣的變頻空調,在這個試驗環境下,可以做到一晚只用0.1度電,甚至,只要我願意,也可以做到幾乎不耗電,原因很簡單:

● 只用0.1度電的變頻空調,是因為密封系統或隔熱系統性能一般,只需供給很少的冷氣即可維持室溫不變。

● 幾乎不耗電的變頻空調,是因為密封系統和隔熱系統性能非常優異,只需供給極其微弱的冷氣就可以維持室溫不變。

這是商家開展的赤裸裸的欺騙行為!

顧客需要的是:產生相同製冷或制熱量時用電量少的空調。

衡量變頻空調“相同製冷或制熱量時用電量”有個唯一的科學指標,這個指標稱為“能效比”,能效比越高,空調越省電。能效比是衡量空調是否省電的唯一指標。

實驗室環境雖然可以做到用電少,但沒有產生足夠的製冷量,沒有實際指導意義,如果用於宣傳,無異於欺騙!


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