直流无刷电机风机盘管技术经济分析

张海松 黄 森

（奥雅纳工程咨询（上海）有限公司深圳分公司，广东 广州510610）

0 引言

暖通空调是建筑楼宇的重要设施，而风机盘管又是暖通空调中应用最广泛的末端设备。传统交流电机驱动的风机盘管技术成熟，但仍有需要优化的地方，如传统交流电机驱动方式能耗高，且会直接影响空调环境的温湿度控制效果等。采用直流无刷电机技术能有效改善上述问题。相对于传统交流电机而言，直流无刷电机采用电子换向方式代替了传统机械换向方式，从而有效避免了机械换向产生的电磁干扰及噪音，使室内环境更安静舒适，同时也降低了能耗。在风机盘管系统中，直流无刷电机逐步取代传统交流电机是发展的必然趋势。

1 技术对比

直流无刷电机不使用机械的电刷装置，而是采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，性能上较传统的交流电机有很大优势，是当今最理想的调速电机。下面通过厂家提供的相关产品数据对二者在噪声、平均功耗、舒适性等方面进行比较分析。

1.1 噪声

以某空调3排管标准型中档风速为例，噪声对比结果如表1所示。

表1 噪声对比表

分析表1可得，直流无刷电机风机盘管的噪声较普通风机盘管降低1～2.5dB（A），降噪百分率在1.12%～5.38%之间。得以降噪的主要原因为：（1）无电磁噪声。直流无刷电机采用电子换向代替机械换向，从而避免了机械换向过程中产生的电磁干扰及电磁噪声，运行安静。（2）最低转速运行。风机转速越高，噪声越大。传统风机盘管只能进行3档调速，无法按实际需求运行，直流无刷电机风机盘管可通过无极调速，实现机组最低转速运行。

1.2 平均功耗

对于风机盘管来说，平均功耗才能更准确地反映实际的用电量。风机盘管绝大部分时间是在部分负荷下运行：75%～100%负荷运行时间占空调全年供冷时间约10%；50%～75%负荷运行时间占空调全年供冷时间约50%；50%以下负荷运行时间占空调全年供冷时间约40%。故：

平均功耗＝高档风量功耗×10%＋中档风量功耗×50%＋低档风量功耗×40%

以某空调3排管标准型为例，功耗对比结果如表2所示。

表2 功耗对比表 单位：W

计算后可得直流无刷电机风机盘管平均功耗较普通风机盘管降低46.8%。前人曾对不同厂家的直流与交流电机风机盘管做过实际性能测试，有如表3所示数据。

表3 风机盘管风量与功率实测数据表

实际上节能率从24.33%～48.8%不等，与理论计算值接近。

1.3 舒适性

采用传统交流电机风机盘管的空调室内温度偏差达±2℃，出风只能3档调速，容易造成忽冷忽热，环境温度波动频繁，使人体感觉不舒服。采用直流无刷电机风机盘管的空调可使室内温度精度达到±0.5℃，风量以1r／min进行调节，摆脱了传统空调系统忽冷忽热的送风困境，人体感更舒适。

2 经济性对比

某一厂家2种不同类型风机盘管成本对比如表4所示。

表4 成本对比表

笔者以一栋26层高的写字楼项目为例进行经济性对比（表5）。

表5 经济性对比表

该项目总冷量估算约为6080kW，约需660台HFCF10当量的风量盘管（每台3排管HFCF10的制冷量为9.2kW），按每天工作8h、一年开启空调264天计算，能够节省电量：

660×8×264×（73－38.8）／1000＝4.77×104kW·h

每年省下来的电费则为：

4.77×104×0.98＝4.67万元

静态回收期为：

（209.9－129.4）／4.67＝17.2年

每年为社会减排二氧化碳51t（按生产1kW·h电需产生1.066kg二氧化碳计算）。

3 风机盘管发展现状与制约因素

我国早在2003年就发布并开始执行GB／T19232—2003《风机盘管机组》标准。随着中央空调市场需求的快速增长，风机盘管技术和产品也不断推陈出新，呈现出百花齐放的局面。从近2年整体态势来看，末端产品（包含风机盘管）的销售总量占全国中央空调市场总量的20%左右，高端市场与中低端市场的销售份额大致为35%和65%。直流无刷电机风机盘管占高端市场的份额约为30%。我国风机盘管行业发展相对成熟，其属于中央空调的末端设备，用量比较大，虽然产品质量和特性会直接影响最终使用效果，但很多企业受资金限制只能从小厂选购价格低廉的传统电机风机盘管。

4 结语

由上述技术分析可知，直流无刷电机风机盘管具有节能效果显著，空调房间温度控制稳定、舒适，有利于自动独立调节，运转安全可靠等功效。由上述经济性分析可知，虽然直流无刷电机在初投资成本上仍较普通风机盘管高，然而通过对日后运行成本的计算，直流无刷电机仍然值得推广使用。国家应该进一步从节能减排出发多鼓励空调厂家生产节能型风机盘管，支持和引导设计人员向此方向改进设计，在政府建设项目中带头采用推广新型节能产品，使得直流无刷电机这种节能技术有可能大面积地在民用建筑暖通系统中应用，为我国的节能减排事业作出贡献。

［1］郭庆鼎，赵希梅.直流无刷电机原理与技术应用［M］.中国电力出版社，2008

［2］张军.风机盘管机组在台商大厦中的应用［J］.城市建设理论研究，2012（24）