空調(diào)的作用是將室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)至相對固定的溫度，比如說26℃，而室外的溫度變化范圍較大，比如說在28～40℃之間。室內(nèi)外溫差越大，空調(diào)需要的需要制冷量越大，反之越小。而空調(diào)的制冷量與壓縮機轉速有關，大約與轉速的三次方成正比，而轉速與頻率成正比，若將頻率降低到額定頻率的1/2，需要輸入功率僅為額定功率的1/8。

定頻空調(diào)壓縮機不能改變轉速，輸出制冷量不能隨室內(nèi)外溫差減小而改變，空調(diào)只能以開停機形式穩(wěn)定室內(nèi)溫度，存在開停機的能量損耗；而變頻空調(diào)可以根據(jù)不同溫差改變壓縮機轉速，調(diào)節(jié)制冷量，基本不停機，大大減小了開停機損耗，這是變頻空調(diào)節(jié)能的主要原因。

此外，變頻空調(diào)與定頻空調(diào)相比還有一個很大的好處就是沒有開停機之間的溫差，可基本維持溫度的恒定，不需要或減少開停機也降低了空調(diào)的噪聲，提高了舒適度。

二、變頻空調(diào)能效計量原理

1、引用標準

GB 12021.3-2010 房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能源效率等級

GB 21455-2013 轉速可控型房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能效等級

GB/T 7725 房間空氣調(diào)節(jié)器

GB/T 17758 單元式空氣調(diào)節(jié)器

GB/T 22670-2008變頻器供電三相籠型感應電動機試驗方法

GB 17625.1－2003電磁兼容限值 諧波電流發(fā)射限值（設備每相輸入電流≤16A）

2、變頻空調(diào)能效比

變頻空調(diào)能效比APF是指空調(diào)器全年運行期間從室內(nèi)交換的熱量總和與消耗電量總和之比。變頻空調(diào)能效比數(shù)值越大，表示空調(diào)越節(jié)能。

變頻空調(diào)能效比SEER是指空調(diào)器制冷季節(jié)運行期間從室內(nèi)除去的熱量綜合與消耗電量總和之比。變頻空調(diào)能效比數(shù)值越大，表示空調(diào)越節(jié)能。

最新國家強制標準《GB 21455-2013 轉速可控型房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能效等級》對轉速可控型房間空調(diào)調(diào)節(jié)器能效等級分為3級，其中1級能效等級最高，最節(jié)能。

單冷式變頻空調(diào)各等級實測制冷季節(jié)能效比（SEER）應不低于表1的規(guī)定。

表1、單冷式變頻空調(diào)能效限定值及能效等級

熱泵式變頻空調(diào)各等級實測全年能效比（APF）應不低于表2的規(guī)定。

表2、熱泵式變頻空調(diào)能效限定值及能效等級

下圖為變頻家電的能效標識：

圖1 變頻洗衣機能效標識、變頻空調(diào)能效標識、變頻冰箱能效標識。

3、變頻空調(diào)能效計量主要測試參數(shù)

目前變頻空調(diào)能效計量主要測試參數(shù)為固定制冷量時的輸入有功功率及待機運行時的待機功率。

上述方法只能獲取變頻空調(diào)的能效比，卻無法知道能效低的原因或提高能效的方法。

如何提高變頻空調(diào)的能效比，如何將3級能效的變頻空調(diào)能效提高到2級甚至1級，才是變頻空調(diào)廠家真正應該關心的事情。

如何提高變頻空調(diào)的能效比呢？

變頻空調(diào)的能效主要取決于變頻器的能效、電機的能效及壓縮機的能效。

假設外部電源輸入功率為P1，變頻器輸出功率為P2，電機輸出功率為P3，制冷功率為P4

變頻空調(diào)的能效與一般電器不同，一般電器采用輸出功率與輸入功率的比值衡量效率，基于能量守恒定律，效率永遠小于1。

而變頻空調(diào)的能效是輸出制冷量與輸入電量的比值，其比值大于1。提高能效比的途徑主要是，一方面，加大壓縮機輸出機械功率與制冷量的轉換率，另一方面，提高所有耗能設備的運行效率。

就提高耗能設備運行效率而言，仍可采用輸出功率與輸入功率比值判斷耗能設備（主要是變頻器和電機）的能效。根據(jù)能量守恒定律，轉換過程中損耗越小，效率越高，但損耗必然存在，能效必然小于1。

如圖2所示，測量出P1和P2，即可計算出變頻器的能效，而計算電機的能效，還需要測量P3，P3為機械功率，通常做法是采用扭矩儀測量出扭矩和轉速，再依據(jù)下式（1）計算出功率。

P=πTn/30000  (1)

注：P為機械功率，單位變?yōu)?/span>kW；T為扭矩，單位為N.m；n為轉速，單位為r/min。

圖2 變頻空調(diào)各部件及整機能效計量示意圖

變頻空調(diào)的電機與壓縮機之間采用固定連接，無法接入扭矩儀，因此，通常變頻空調(diào)廠家都不對該項參數(shù)進行測試。

事實上，由于變頻器和電機及壓縮機通常由不同的廠家提供，由于匹配不當或控制方式?jīng)]有最優(yōu)化等原因，上述設備的實際運行能效往往與廠家出具的參數(shù)存在較大的差異。尤其是變頻空調(diào)的實際運行頻率范圍寬，而廠家提供的數(shù)據(jù)一般都是額定頻率或有限幾個工作點的參數(shù)，不能準確反映全頻段的運行效率。因此，對電機和壓縮機的實際效率進行評定是非常有必要的。

由于變頻器運行在設定的制冷量下，輸出功率P4已知。只要知道電機的輸出功率P3，結合輸入電源端輸入功率P1和變頻器輸出功率P2，即可根據(jù)式(2)～(5)對變頻器、電機、壓縮機及整機進行全面的能效評定。

η1=P2/P1     (2)

η2=P3/P2     (3)

SEER′=P4/P3  (4)

SEER=P4/P1    (5)

三、變頻空調(diào)能效計量整體解決方案

如圖3所示，采用WP4000變頻功率分析儀測量電源端輸入功率P1、變頻器輸出功率P2。

電源端輸入功率P1可以采用二瓦計法測量，根據(jù)被測電量量程選用兩臺相關型號的DT數(shù)字變送器。

按照“GB/T 22670-2008變頻器供電三相籠型感應電動機試驗方法”的要求，變頻器輸出功率也就是電機的輸入功率P2推薦采用三瓦計法測量，根據(jù)被測變頻電量量程選用三臺相關型號的DT數(shù)字變送器。

本文不推薦采用WP3000變頻功率分析儀，是因為考慮到變頻空調(diào)的基波頻率可能較低，比如說1Hz。

注：WP3000變頻功率分析儀可準確測量的最低基波頻率為4Hz，WP4000變頻功率分析儀可準確測量的最低基波頻率為0.1Hz，詳見銀河電氣官網(wǎng)產(chǎn)品欄目“WP3000變頻功率分析儀”及“WP4000變頻功率分析儀”

如何準確測量電機的輸出功率及壓縮機的輸入功率P3，是本方案的關鍵所在！

本方案采用銀河電氣自主研發(fā)的新型電機軸功率測量儀器——TN4000電子式扭矩儀的測量原理，通過WP4000變頻功率分析儀的相關測試參數(shù)，結合轉速和溫度等參量，利用專門定制的變頻空調(diào)能效計量檢測軟件可準確計算出電機的輸出軸功率P3。從而對變頻空調(diào)各部件及整機的能效進行全面的測試評估。詳見銀河電氣官網(wǎng)產(chǎn)品欄目“TN4000電子式扭矩儀”。

電機轉速測量也是業(yè)界的難題，難就難在轉速傳感器的安裝！

本方案采用銀河電氣自主研制的新型感應式轉速計，只需將轉速計擺放在電機附近，即可通過磁場感應測量出電機的準確轉速。詳見銀河電氣官網(wǎng)產(chǎn)品欄目“DM4022感應式轉速計”。

電機相關溫度測量采用銀河電氣的DMC300分布式測控系統(tǒng)的DM4031四通道溫度測試子站。