變頻除濕機性能研究

冷凍除濕機是一種用于進行空氣溫濕度調節的空調設備，它具有熱泵的特點，既利用蒸發器的制冷量對空氣進行冷卻除濕，又利用冷凝器放出來的熱量加熱含濕量降低的空氣，具備調溫調濕的特點，因此被廣泛應用于對各種溫濕度要求高的場合。傳統控制方式的除濕機在開、停運轉過程中，既損耗電能，而且壓縮機頻繁開啟，影響機器的使用壽命；同時存在著除濕性能的損失，并且與顯熱容量相比，潛熱容量的損失更大。

變頻調速技術是通過改變供電頻率從而改變壓縮機轉速，以適應空調區域負荷動態變化的需要，與常規定速空調相比，具有高效、節能、延長設備使用壽命等特點。本文以某型號冷凍除濕機為研究對象，利用變頻器對其進行變頻調速控制；用工控機、PCI-8310 數據采集卡和傳感器搭建了基于焓差法的除濕機性能測試系統，通過傳感器實時采集運行的參數，從而研究變頻調速控制方式對除濕機除濕性能的影響。

為了衡量制冷壓縮機在制冷或制熱方面的熱力經濟性，常采用性能系數COP 這個指標。開啟式制冷壓縮機的制冷性能系數COP 是指在某一工況下，制冷壓縮機的制冷量與同一工況下制冷壓縮機軸功率的比值。封閉式制冷壓縮機的制冷性能系數COP 是指在某一工況下，制冷壓縮機的制冷量與同一工況下制冷壓縮機電機的輸入功率的比值。其計算式為：
（1）
其中Q0 為壓縮機的制冷量，We 為壓縮機消耗比功。

根據式（1）可知，若要計算出COP 值，則需測出壓縮機的制冷量和實際消耗比功，其中壓縮機實際功耗可以通過安裝功率傳感器測得，而壓縮機制冷量的測量本文采取焓差法。焓差法是暖通空調設備性能測試中常用的制冷量(或供熱量)測試方法，它的原理是：待空調機組的運行工況穩定后，制冷量Q 等于機組風量m 與冷卻盤管前后的空氣焓差Δh的乘積，即
Q=m×Δh （2）

根據這一原理，用焓差法測定空氣處理機制冷量時，需要測出冷卻盤管前后的空氣干濕球溫度或相對濕度，以計算出焓差，以及流經盤管的風量。式（2）忽略了機組的漏熱，當機組保溫良好且出風測點靠近機組時，漏熱量很小，可以忽略。應用這一原理計算除濕機的COP，其具體步驟為：

（1）計算濕空氣的焓

濕空氣的焓等于一公斤干空氣的焓加上與其同時存在的d 公斤水蒸汽的焓。
（3）

其中干空氣定壓比熱C_p.g＝1.01 kJ/（kg℃），水蒸汽定壓比熱 C_p.g＝1.84 kJ/（kg?℃），式中2500 為t＝0℃時水蒸氣汽化的潛熱，d 為濕空氣的含濕量，t 為空氣溫度。

（2）計算濕空氣的含濕量

濕空氣的含濕量等于取對應于一公斤干空氣的濕空氣所含有的水蒸汽的量。
（4）

其中sh 為進出蒸發器的空氣濕度，B 為大氣壓力，Pq, b為飽和濕空氣的水蒸汽壓力，Rg，Rq為干空氣及水蒸氣的氣體常數。

（3）飽和濕空氣的水蒸汽壓力Pq, b

依據經驗公式：t=0～200，T=273.15+t；

（5）其中t 為濕空氣進出蒸發器溫度，C1 ＝-5800.2206，C2＝1.3914993，C30.04860239，C4＝0.41764768*(10-4)，C5＝0.14452093*(10-7)，C6＝6.5459673。

(4)計算壓縮機的制冷量

根據蒸發器熱平衡法：

（6）其中M 為濕空氣密度，Q1 為蒸發器冷損失，K為絕熱層傳熱系數，F 為絕熱層外表面積，th 為蒸發器周圍空氣平均溫度，t0為蒸發溫度。風速通過安裝風速傳感器測得，然后取其平均值。至此以上所有參數都可以通過傳感器直接測量或間接計算而得，COP 值也隨之測出。

對傳統除濕機的耗能、影響設備壽命的缺點，利用變頻器對除濕機壓縮機進行變頻調速控制，研究除濕機在變頻調速控制下的除濕性能特點。制冷性能系數COP 是衡量制冷設備性能的重要指標，為研究變頻除濕機的COP，用工控機、PCI-8310 數據采集卡和傳感器搭建了基于焓差法的除濕機性能測試系統，系統運行穩定，采集數據精高。實驗結果表明，除濕機頻率越低，節能越明顯；制冷性能系數COP 隨著頻率（50Hz 以下）的減小而增大，壓縮機的效率也高。因此，變頻除濕機具有節能高效的特點。