吕根贵
海信家电集团有限公司 广东佛山 528303
摘要：由于变频空调在高频运行时能效极低，而用户在购买空调器时除了关心制冷或制热能力，更关心的是省电节能，因此在现有的变频空调上研究一种节能模式以解决该问题。本文采用9K出口产品进行现有模式与节能模式对比，并在节能模式上结合舒适性进行调温限频控制，以及对运行电流限制的两种模式做简要分析。研究结果表明：节能模式通过限制能效较低的高频段，使空调运行在能效较高的频率，可以达到节能的目的；同时采取限频控制，避免了人为误调温度造成电能的浪费。
关键词：变频空调；节能模式；限频控制
1.引言
变频空调器由于运行频率范围广，可适合宽负荷环境的使用，近几年得到了快速发展[1]。但变频空调在高频下运行，能效非常低下，部分能效只有2点多，远低于定速空调能效入门级3.2[2]。另一方面，由于空调是家电产品中的电老虎，部分消费者购买变频空调的出发点是制冷或制热能力与定速机相当或略优，但最关心的还是省电节能。本项目在现有的变频空调器上，研究一种节能模式，限制能效低的频率段（比如高频）的运行，与现有的制冷、制热模式进行对比，为后续变频空调器的节能控制提供指导方向。
2.实验方案与结果分析
2.1节能模式技术方案：
当变频空调器在低频运行时，随着频率的增加，能效比逐渐升高，通常运行在30hz附近能效比处于较高水平，若频率继续上升，能效比则不断下降。因此在设计实验时主要考虑以下几个方面：1.对于同一套空调来说，需要节能，必须运行在能效比较高的频率段；2.其制冷（降温）或制热（升温）效果需要与同能力段的定速机相当或略优，这就要求最高运行频率点对应能力在标称能力以上。从目前多数变频产品看，名义制冷运行频率多数在60hz以下，而名义制热在65hz以下。
基于以上考虑，确定节能模式的实验方案：
1：名义制冷运行在60hz以下的，按60hz限制高频的运行，名义制冷运行在60hz以上的，按照名义制冷频率点设置最高运行频率。
2：名义制热运行在65hz以下的，按65hz限制高频的运行，名义制热运行在65hz以上的，按照名义制冷频率点设置最高频。
2.2 实验测试及分析
选择9K出口产品作为实验样机，以下试验均在同一换热器实验室完成。该样机在制冷、制热模式下的各频率点如下：
现有模式最高频 节能限频模式 额定点频率
制冷 80hz 60hz 54hz
制热 77hz 65hz 64hz
2.2.1制冷模式
在制冷模式下，室内外干湿球温度分别为32/25，35/24，室内外工况稳定后关闭室内工况，遥控器设置26℃开机运行，探究在热负荷为40%的工况下各参数变化。
1）热负荷40%(1100W)，各参数情况如下：
表1 制冷模式下40%热负荷实验结果表
运行时间 1:14:00 1:48:05 3:00:00 4:00:00
实验编号 模式 回风干球 耗电量 回风干球 耗电量 回风干球 耗电量 回风干球 耗电量
1 现有80hz 26 1.269 25.01 1.704 25.9 2.056 25.88 2.371
2 节能60hz 27.4 0.912 26 1.317 25.91 1.831 25.99 2.144
耗电差 0.357 耗电差 0.387 耗电差 0.225 耗电差 0.227
从上表看，现有模式（80hz）优先在1:14:00达到26℃，这时的节能模式（60hz）为27.4℃，节省电能（耗电差）0.357度。到1:48:05，现有模式由于运行降温速度快，回风干球温度产生过冲，温度下降至25.01℃，节能模式回风温度达到26℃，节约电能0.387℃。具体过程见下面曲线：
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据图1可看出，在1:20:00之前，现有80hz模式功率明显高于60hz，在这之前，耗电差一直处于上升，到1:40：00左右，耗电差达到峰值后逐渐变小，原因是，现有80hz在这时优先达到设定温度26℃，因此降频，功率也随着快速下降，耗电差逐渐缩小。到2:20:00附近，两种模式的回风干球温度基本接近，运行频率情况也接近，其耗电差也基本处于0.23度附近。
2.2.2制热模式：
采用上面实验样机，室内外干湿球温度分别设置为14/8.5，7/6，稳定后关闭室内工况，遥控器设定22度开机运行。测试结果和曲线图如下：
表2 制热模式下实验结果表
运行时间 0：29：25 0：38：10 1：00：00 2：55：00 4:06:20
实验
编号 模式 回风干 球 耗电量 回风干 球 耗电量 回风干 球 耗电量 回风干 球 耗电量 回风干球 耗电量
1 现有77hz 22 0.55 23.4 0.73 26.22 1.18 26.62 1.9 26.79 2.21
2 节能65hz 20.77 0.43 22 0.57 24.51 0.93 27.02 1.8 26.69 2.10
耗电差 0.12 耗电差 0.16 耗电差 0.15 耗电差 0.1 耗电差 0.11
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制热情况下运行曲线与制冷模式非常相似，过程中耗电差存在一些波动，主要原因是两种模式达温停机时间不一致。另外由于现有模式最高频率为77hz，而节能模式最高频率为65hz ，两者之差只有12hz，因此该机型的制热节能模式相对于制冷模式来说，耗电差较小。
2.3节能模式下调温限频控制
在上文节能模式下，如果室内温度接近舒适温度，比如制冷26度，制热18度，由于人为误调设定温度，比如制冷18度，制热30度，可能会使空调长期运行在节能模式的最高频，不利于舒适和节能。因此，在节能的基础上结合舒适性，可作以下调整。
制冷模式：当接收遥控器调低温度指令，检测当前回风温度≤26℃（实际值，非补充值），最高频率限制在当前频率+10hz（最高不超过节能模式最高频）。当前回风温度＞26℃，且维持2分钟，解除该限频限制（按节能模式下最高频,比如60hz）。
制热：当接收遥控器调高温度指令，检测当前回风温度≥18℃（实际值，非补偿值），最高频率限制在当前频率+10hz（最高不超过节能模式最高频）。当前回风温度＜18℃，且维持2分钟，解除该限频限制（按节能模式下最高频,比如65hz）。
2.4节能模式下用电峰值限频
结合实际项目情况，主要是在用电高峰值对运行电流做了限制，存在两种方式：一种为限制频率，另一种是限制电流值，可供选择。
2.4.1频率限制
空调接收到用电峰值限制指令，空调最高运行频率=节能模式下最高运行频率-10hz/次指令，制冷最高运行频率下限=节能模式下最高运行频率-10hz/次×3次指令，比如30hz，制热最高运行频率下限=节能模式下最高运行频率-10hz/次×3次，比如35hz。
2. 4.2电流限制
空调接收到用电峰值限制指令，按照空调电流峰值降低50%进行限制控制。优点分析：2.4.1频率限制模式相对于2. 4.2电流限制，其软件通用性强，无需对不同机型的电流峰值进行摸底，对电流限制的范围用户可选择，而电流限制模式相对简单，容易理解。
3.结论：
（1）该节能模式是在现有空调常用模式（制冷、制热、送风、除湿）细分的另外一种模式，通过限制能效较低的高频段，使空调运行在能效较高的频率，可以达到节能的目的。
（2）节能模式下调温限频控制，可避免人为误调温度，产生电能的浪费。
（3）运行用电峰值的限制方式，可根据具体情况灵活选择。
以上模式涉及的具体数值，可根据不同机型灵活调整，不同地区可根据具体情况进行模式的选择。
参考文献：
[1] 徐娟.浅谈变频技术与变频空调[J].科技创新与应用，2017，（35）：51-52.
[2] 李润成.变频空调与定频空调对比[J].大众用电，2012,28（02）：41