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1、第六章 空调节电器 中央空调节电器 AIR 是以微电脑技术为基础的智能化节电控制装置， 设计用于对活塞式和螺杆式压缩机的节电优化控制。AIR 采用先进的微处理器芯片和专利的压缩机优化控制软件，节电效果显著，节电率为 15%-35%。AIR 不取代机组原有的控制系 统，不改变机组的运行方式，安装之后自动节电，无需专人操作看 护。 柜机节电器 AIT 是一个计算机化的高科技节电控制装置，专用于柜机的节电控制。它能在柜机 供冷量与设备的负荷量之间建立起近乎完美的平衡。它利用经常发生的在中等负荷日子的容量过剩 状况，有效消除在容量过剩状态造成的电能浪费。 一、产品概述 AIR 是以微电脑技术为基础的智

2、能化节电控制装置， 设计用于对活塞式和螺杆式压缩机的节电优化控制。 AIR 采用先进的微处理器芯片和专利的压缩机优化控制软件，节电效果显著，节电率为 15%-35%。 AIR 不取代机组原有的控制系统， 不改变机组的运行方式，安装之后自动节电，无需专人操作看护。 二、技术参数 参数型号 EC1 EC2 EC4 控制通道数 1 2 4 控制电压 18-270VAC 18-270VAC 18-270VAC 控制电流 最大 5A 最大 5A 最大 5A 电源要求 120/220VAC+/-10% 120/220VAC+/-10% 120/220VAC+/-10% 微处理器 MC68705P3 MC6

3、8HC7058S MC68HC7058S LCD 显示 无 有 有能耗 2.5W 5.5W 5.5W 浪涌保护 所有输入，270V RMS，MOV 器件 过载保护 微处理器电路，2A HRC 保险；控制电路，5A 玻璃保险 环境温度 -30-60 -30-60 -30-60节电率 5%-50% 15%-50% 15%-50% 尺寸 12212256mm 20315276mm 24116091mm 节电原理 AIR 是通过减少压缩机的运行时间而实现节电。问题的关键是怎 样在减少压缩机的运行时间的同时，保持系统的排热量，从而维持控 制的目标温度不变。要保持预设的目标温度不变，必须满足以下两个 重要

4、条件： 压缩机运行曲线图 一、在预定的时间内，空间里所获得的热，必须由制冷系统全部排出去。即：吸收的总热量 排出的总热量； 二、实际的平均温度必须与目标控制温度相等。即：平均温度设定点温度 。 一台压缩机怎样实现在运行时间缩短的同时，保持排除的总热量不变呢？ 我们知道，每一个压缩机制冷系统都是根据吸气温度或压力的变化来控制压缩机的启动或上载 以及停机或卸载的。为了避免压缩机频繁地启停（这将造成压缩机过热甚至机械损坏） ，必须在压 缩机的启动与停止之间存在一个温度差或压力差（一般设定在5psi 或 10F） ，我们称这一差值为 “死区”或“呆滞区” （dead band） 。当温度或压力高于上限

5、值，压缩机启动或上载；当温度或压力 低于下限值，压缩机停机或卸载。需要明确指出的是，呆滞区不等于压缩机停机，而是压缩机的工 作区域。另外，也不要将空调系统的温控装置与压缩机的呆滞区控制混为一谈。通常，对实际的空 间温度的控制精度可达到小于 1F，而此种控制是通过温控开关等装置实现的，而不是直接通过 控制压缩机实现的。 同时，压缩机存在这样的特性，即其工作效率随着吸气温度的升高而提高，随着吸气温度的降 低而下降。上图为压缩机的运行曲线图，由图可以看出，头两度温降（-20F 至-22F ）用了 9 分钟，而最后两度温降（-28F 至-30F）用了 21 分钟。这正说明压缩机的工作效率随着吸气 温度

6、的降低而下降. 我们能否将最耗能的那段去除，同时又不影响系统所要求的目标控制温度呢？ 根据上面的例子，如果我们令压缩机在-28F 时停机，将减少 35%的电耗；但同时中位点温度将至少提高 1.5F，空 间的温度将会随之上升，这样一种节电方式是以牺牲目标温度为代价的。 如果我们重新设定温度控制呆滞区，比如以-22F 为压缩机的切入点，以-28F 为压缩机的切出点， 则虽然可以维持中位点温度不变，并减少能耗；但在低负荷情况下，压缩机将会以不可接受的频率频繁地启动和停止。 通过上面的分析可知，为了在保持理想的目标温度控制点不变的前提下，减少压缩机的运行时 间，并避免压缩机出现过短的运行周期，就需要一

7、种智能化的控制装置，它可以随着负荷的变化， 动态地改变压缩机的切入、切出点和呆滞区，优化其运行曲线。 AIR 正是这样一种控制装置。 AIR 的核心技术在于其独到的软件设计，它能随着负荷的变化自 动的调整压缩机的运行区带，其软件技术称为比例微分调整技术（PDA ） 。为了确保压缩机的最佳 运行时间，保证压缩机在一个运行时间段内排除必要的热量， AIR还运用了一种被称为“标准压缩机运行曲线（SPC） ”的软件程序。设计 AIR 的工程师对市场上几乎所有压缩机的运行曲线都作了 研究，编制成专利的标准压缩机运行曲线程序库，固化在 AIR 芯片中，通过将 SPC 软件与 PDA 技 术巧妙的结合， A

8、IR 可以在任何热负荷条件下自动地确保压缩机按最优化的运行曲线工作。通过测 定压缩机的周期率、切入点和切出点， 以及系统最初设定的运行控制呆滞区，AIR 可自动判断负荷 是否发生变化。 即，AIR 通过其独特的软件程序，能够监测到压缩机系统下列参数： 确定负荷状况是否已发生变化； 确定温度上升和下降的速率； 预测压缩机将会运行多久； 预测压缩机将会停机多久； 根据获得的数据，AIR 自动检索 SPC 数据，然后通过 PDA 程序计算出压缩机的每一个工作周 期。最终，AIR 在执行阶段将会达成以下目标： 减少压缩机在线时间至少 15%； 确保在超过三个运行周期中排除的热量等于或大于 AIR 未投

9、入前系统原来的要求； 在超过三个周期的时间段内，保持温度控制的中位点不变； 在每一种负荷条件下和每一个运行周期中，AIR 在线离线的时间长度都不尽相同。无论在任 何情况下，AIR 的每一个“在线离线”的频率完全符合压缩机制造商所规定的压缩机启动停止 频率的要求， AIR 不会令压缩机出现短周期过度频繁启停的情况。 AIR 控制下的压缩机运行曲线 左图给出了一个 AIR 控制后的压缩机运行曲线图，图中 AIR 控制下的压缩机在三个周期中的运行况情分别如下： 第 1 周期：21 分钟在线 4 分钟离线；切入点 20F，切出点-26F； 第 2 周期：23 分钟在线 5 分钟离线；切入点 21F，切

10、出点-27.5F； 第 3 周期：24 分钟在线 6 分钟离线；切入点 20.5，切出点 F28.5F。 AIR 控制下的压缩机运行曲线 从上例中可以看出，压缩机的切入点和切出 点以及呆滞区在不同的周期中都有所不同。在第一个运行周期中的呆 滞区为 6F，随后的周期中，呆滞区逐步扩大。在第 4 周期，AIR 将控制 压缩机在正常的切出点停机。这样做的结果，将能够使AIR 测定自然的压缩机离线时间，这对确定温度的变化速率是十分基本的。 在上述的例子中， 在 AIR 参与控制的情况下，压缩机满足同样温度条件的运行时间是 68 分钟； 而在常规控制条件下，压缩机要运行 82 分钟才能满足目标温度。即

11、AIR 控制较常规控制减少了 17% 的运行时间。这就揭示了 AIR 是怎样实现节电的。应用范围AIR 适用于多数活塞式压缩机和部分有级卸载的螺杆式压缩机的节电优化控制，主要应用于上述两种类型的中央空调冷水机组或制冷压缩机组的节电改造，它们占到中央空调主要机型 的 80%以上的市场。适合安装 AIR 的中央空调机组之机型如下表所示： 制造商或机组名 机组型号(系列号) 压缩方式 备注(举例) 海合众-开利CARRIER30HR、30HK、30HT30HQ 活塞 30HR-16其它开利机组 30HR、30HK 等系列 活塞 30HR-161 开利CARRIER30G/B 系列 螺杆 少数适用 A

12、IR 日立HITACHIRCU 系列 活塞、螺杆RCU120、RCU180 大金DAIKINDR-915，UW200J， UWA162活塞 DR-915 大金DAIKINUWJ1320/1700/2000，UW2650/3350/4000 螺杆 UWJ2650顿汉布 DUNHAN- 30HR、30HK、30HT、30H 活塞 30HR-161 BUSH Q意大利 RC 活塞 美国波音BOHNACDS/ACMS100-25 螺杆 ACDS-180 意大利威尼斯 WRH、WRHH 、WRAT 、WRAR、WRAD 活塞 WRH-2402 德国 FSB FLENSBURGER 活塞 韩国世纪重工 S

13、R 系列 螺杆 SR-W120GG1 意大利时伟 HALLDG 系列 螺杆 DG220 法国 CLERF 活塞 特灵（清凉） TRANE活塞 少数适用 AIR 约克 YORK 活塞 少数适用 AIR 节电规律 AIR 是用于中央空调或制冷系统节电控制的， 其表现出来的节电率的高低与中央空调及制冷系统的结构特点负荷状况以及外界环境温度的变化均有很大的关系，掌握其节电规律有助于我们选择 合适的应用对象，取得好的节电效果。下面我们分别从负荷状况、设备类型、气候条件等方面来分析 AIR 的节电规律。 负荷状况： 我们知道，一般的中央空调机组都有能量调节控制，当负荷减少，机组通过卸 载减少制冷量；当负荷

14、增加，机组通过加载增加制冷量。加载和卸载是由温控装置控制自动完成的。 而 AIR 是通过优化机组的加载和卸载程序，达到提高压缩机运行效率、节省电能的目的。 因此，如果机组长期没有加载或卸载， AIR 就无法实现优化控制，也就没有节电的可能。由此可知，如果机组长期处于满负荷运行状态或负荷特别轻的情况下， 不适于采用 AIR 控制；在机组容量有一定富余的情况下，是比较好的应用。 设备类型： AIR 适用于绝大多数活塞式压缩机和部分螺杆式压缩机， 不适用于离心式压缩机。活塞式压缩机组有带卸载的单机头或多机头机型，也有不带卸载的单机头或多机头机型。其中 最常见的机型为 Carrier 30HK/HR

15、系列，是最典型的适合应用AIR 改造的机型。螺杆式压缩机组可 分为手动卸载、电磁阀控制有级卸载和滑阀控制无级卸载等几种。手动卸载机型需经改造后方可应 用；滑阀控制无级卸载的机型不适用；电磁阀控制有级卸载的机型为适于应用 AIR 改造的机型。这 一机型中的代表是HITACHI RCU 系列。 气候条件： 南方的中央空调主要是制冷用，夏季天气炎热，是中央空调使用的高峰期，中 央空调的电耗成了用户最头疼的一件事，此时是推广应用 AIR 的最佳时机。北方有些中央空调是冷暖两用的，天气最冷和最热的时候都是中央空调使用的高峰期，对推广应用 AIR 比较有利。 但要注意的是，前面我们讨论过，如果机组在最大负荷情况下处于满负荷运行状态，则不适合应用 AIR。 在这种情况下，我们就要向用户作必要的解释。