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1、引言

目前有些空調(diào)使用的節(jié)能模式都是一種固定模式，用戶無法根據(jù)的實(shí)際使用環(huán)境以及溫度變化作出適當(dāng)?shù)倪x擇和調(diào)整。而且因變頻空調(diào)的使用環(huán)境和用戶設(shè)定習(xí)慣的不同，變頻空調(diào)的實(shí)際能效還是有一定差異。

也沒有一種模式能更好地判斷室內(nèi)溫降速率因素，進(jìn)而控制壓縮機(jī)運(yùn)行頻率，促使空調(diào)按所需制冷量的節(jié)能的模式運(yùn)行。所以研究變頻空調(diào)的節(jié)能控制模式（達(dá)到降溫效果但不過度除濕）有很大的實(shí)用價(jià)值及市場(chǎng)。

2、節(jié)能原理分析

2.1 房間溫降原理

房間溫度下降是將室內(nèi)熱空氣經(jīng)過蒸發(fā)器后與室內(nèi)濕熱空氣混合，使室內(nèi)的空氣不斷降溫至熱輻射穩(wěn)定傳熱狀態(tài)，即房間目標(biāo)溫濕度。根據(jù)國標(biāo)GB 7725能效計(jì)算方法[1]，房間建筑負(fù)荷Lc（tj），變頻空調(diào)平均制冷能力φful（tj），以及空調(diào)在該能力下的功率Pful（tj）之間的關(guān)系如圖1，房間理論熱負(fù)荷為：

式中：

Lc（tj）——溫度（tj）時(shí)的房間熱負(fù)荷，W；

φful（35）——空調(diào)器在室外溫度（35）下的實(shí)測(cè)制冷量，W。

變頻空調(diào)平均制冷能力為：

式中：

φful（tj）——溫度(tj)時(shí)，空調(diào)器運(yùn)行的制冷能力，W。

房間初始狀態(tài)下，當(dāng)空調(diào)開機(jī)，此時(shí)φful（tj）＞Lc（tj），即制冷量大于房間熱負(fù)荷，所以此時(shí)制冷量抵消掉房間熱負(fù)荷后剩下的制冷量就用于房間的溫降，根據(jù)空氣焓差法及能量守恒

定律：

式中：

qvi——空調(diào)器室內(nèi)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)量，m3/s；

ha1——空調(diào)器室內(nèi)側(cè)回風(fēng)空氣焓值，J/kg（干）；

ha2——空調(diào)器室內(nèi)側(cè)送風(fēng)空氣焓值，J/kg（干）；

Vn’——測(cè)點(diǎn)處濕空氣比容，m3/kg；

Wn——測(cè)點(diǎn)處空氣濕度，kg/kg（干）；

G——房間空氣質(zhì)量；

t——溫降時(shí)間。

▲ 圖1 建筑負(fù)荷與制冷能力

那么，對(duì)于空調(diào)先進(jìn)行降溫的房間空氣到達(dá)熱輻射臨界點(diǎn)（墻溫）所需要的冷量為進(jìn)出風(fēng)空氣的單位空氣焓差變化減去房間熱負(fù)荷后，乘以房間實(shí)際空氣質(zhì)量[2]，即有：

W=（ha1-ha2）×G=CLQ（X）×t

其中，G為處理空氣質(zhì)量流量，CLQ（X）等于φful（tj）-Lc（tj），即空調(diào)用于溫降的制冷量，t為溫降時(shí)間。

2.2 房間溫度維持原理

房間溫度維持主要由空調(diào)提供制冷量克服到達(dá)目標(biāo)溫度的房間熱負(fù)荷[3]，即外界空氣與室內(nèi)空氣進(jìn)行混合組成回風(fēng)點(diǎn)，經(jīng)過熱交換器進(jìn)行處理后空氣到達(dá)送風(fēng)點(diǎn)S，S點(diǎn)空氣吸收房間熱負(fù)荷使室內(nèi)空氣維持在目標(biāo)溫度點(diǎn)上，此時(shí)應(yīng)該保證CLQ（X）=Lc（tj），

CLQ（X）×tw=Lc（tj）×tw=KF（T1·τ-TN）=（Ha-Hb）×G

其中：

K——圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，W/(m2?K)；

F——圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積，m2；

TN——設(shè)計(jì)溫度，℃；

T1·τ——冷負(fù)荷溫度遂時(shí)值，℃；

tw——空調(diào)降至設(shè)定溫度后直至關(guān)閉時(shí)的

運(yùn)行時(shí)間。

根據(jù)焓濕圖2顯示，房間溫降及維持條件為：HJ-HS≥HO-HS，由圖2可知出風(fēng)溫度S不能過低，否則房間降繼續(xù)溫降，當(dāng)出風(fēng)溫度狀態(tài)到達(dá)S’時(shí)，此時(shí)HJ-HS’＝HO-HS’，即空調(diào)制冷量等于房間熱負(fù)荷，房間將維持在目標(biāo)房間溫度不變。而當(dāng)送風(fēng)S溫度越低，比回風(fēng)J的露點(diǎn)溫度要低很多的時(shí)候，此時(shí)就會(huì)造成除濕量過大，空調(diào)的制冷量中用于除濕的潛熱量占比增大，此部分潛熱量屬于不必要的耗能，遂將會(huì)浪費(fèi)很多耗電量，造成使用變頻空調(diào)達(dá)不到降低成本的效果。

▲ 圖2 房間溫度維持含濕圖

圖2中：

W——墻壁熱輻射附近空氣狀態(tài)；

J——回風(fēng)空氣狀態(tài)；

S——送風(fēng)空氣狀態(tài)；

S'——房間溫度維持送風(fēng)狀態(tài)；

O——室內(nèi)房間目標(biāo)設(shè)定溫度空氣狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 7725-2004《房間空氣調(diào)節(jié)器》.

[2] 吳業(yè)正， 韓寶琦. 《制冷原理與設(shè)備》第二版. 西安.西安交通大學(xué)出版社, 2008.

[3] 趙榮義， 范存養(yǎng), 薛殿華, 錢以明. 《空氣調(diào)節(jié)》第四版. 中國建筑工業(yè)出版社, 2009.

來源：《家電科技》第9期