Разница между инверторным и не инверторным кондиционером
Для простоты, далее будем называть инверторный и обычный.
Отличаются принципом работы наружного блока.
Компрессор — сердце кондиционера — находится в наружном блоке — обеспечивает циркуляцию хладогента (фреона) в системе.
Инверторный кондиционер в процессе работы плавно понижает и увеличивает мощность компрессора (компрессор работает постоянно, плавно увеличивая и уменьшая мощность).
А обычный — либо включает, либо выключает компрессор (работа компрессора: вкл / выкл / вкл / выкл и так далее).
За счёт этого, мы имеем следующие преимущества инверторного:
Текст выше — вы можете услышать, а может уже слышали от продавцов или установщиков кондиционеров. Это правда.
Однако, если вы хотите углубиться в техническую часть и узнать более подробные аргументы — эта статья для вас.
Для примера возьмём кондиционеры Funai серии Samurai и Samurai Inverter:
Из маркировок можно заметить, что разница в одной букве. RAC-SM25HP.D03 и RACI-SM25HP.D03.
Внешний вид
Визуальных отличий нет. Если не считать дополнительную надпись на инверторном: «DC PAM INVERTER».
Габариты
| Инверторный | Обычный | |
| Размеры внутреннего, мм: | 790x255x200 | 790x255x200 |
| Размеры наружного, мм: | 660x482x240 | 660x482x240 |
| Вес внутреннего, кг: | 7.5 | 6.7 |
| Вес наружного, кг: | 21.5 | 22 |
По размерам — сходится.
Вес отличается. Инверторный тяжелее. Значит в «начинке» разница есть.
Внутренний блок
Не смотря на разницу в весе, принципиальных различий в устройстве внутреннего блока в обычном и инверторном — нет.
Поэтому перейдём к наружному. Там всё самое интересное. То, что кардинально влияет на принцип работы.
Начинка наружного блока
Теплообменники, крыльчатка (вентилятор), количество меди — одинаковое.
1. Наличие дополнительной платы управления у инверторного (подробнее о ней чуть позже).
В то время как, у обычного вместо неё более простой набор электронных элементов:
2. Электромотор вентилятора Инверторного в керамическом корпусе, закреплён на резиновых прокладках:
У обычного — в металлическом корпусе, просто прикручен к корпусу наружного блока:
Также можно заметить дополнительную шумоизоляцию на компрессоре инверторного.
— которой нет у обычного.
Этот факт может отличаться (может быть, может не быть), в зависимости от производителя и серии кондиционеров.
То есть это не главное, не ключевое отличие. Однако, свидетельствует о том, что производители при разработке инверторных моделей, стараются дополнить их подобными, полезными технологиями.
Резюмируем:
По внутреннему устройству, имеем 2 главных отличия:
Принцип работы кондиционера
Обычный кондиционер просто запустит компрессор, подаст на него питание 220 вольт.
Так же как вы включаете свет: щелчёк выключателя и свет горит. Сигнал «Охладить» — компрессор включился и заработал на полную мощность.
Когда внутренний блок понял, что температура воздуха соответствует установленной — 25 градусов — подаст сигнал в наружный — «Достаточно» — и наружный блок остановит компрессор, полностью обесточит его — компрессор выключается — холод перестаёт идти.
Таким образом поддерживается температура: включение / выключение / включение / выключение / и так далее.
Внутренний блок продолжает работать. Вы не замечаете как ведёт себя наружный. Если только у вас тонкие стены — звук запуска и остановки компрессора можно услышать.
Инверторный — здесь сложнее.
Плата управления преобразует 220 вольт в постоянный ток, затем инвертирует обратно в переменный, но уже с нужной мощностью.
За счёт инвертирования переменного тока, плата может плавно регулировать, управлять мощностью компрессора.
Как в автомобиле: нажали газ сильнее — мотор крутится быстрее, если нужно сбавить скорость — немного отпускаете педаль.
Таким образом
Инверторный кондиционер может снижать или увеличивать мощность компрессора.
Температура поддерживается более плавно.
Нет циклов: вкл / выкл / вкл / выкл…
Дальше поговорим об особенностях в практическом смысле.
Комфорт
Инвертор дороже, потому что он более технологичный.
Разница в цене 30-60% в зависимости от бренда и модели.
Например линейка Royal Clima серии Vela и инверторный аналог Vela inverter:
Разница: 9 200 р. — 47 %.
Шума от обычного кондиционера — нет, слышен лишь поток воздуха, без механических звуков.
Инверторный кондиционер — ещё тише.
Главным образом в Инверторном тише наружный блок. Причём, не только из за инверторного компрессора, а как мы видели выше, ещё и за счёт более продвинутого электромотора вентилятора, и наличия дополнительной шумоизоляции на компрессоре.
Получается производитель при разработке инверторных моделей: не просто добавляет инверторную плату управления компрессором, но и оснащает другими дополнительными технологиями, которые улучшат кондиционер, в сравнении с неинверторным.
И всё же, не у всех производителей электромотор вентилятора наружного блока будет инверторным, бывает ставят обычный, как мы видели ранее, в данном случае установлен на не инверторном.
Некоторые производители используют термин Full DC Invertor — это означает что и компрессор и электромотор вентилятора — Инверторные.
Энергоэффективность
Инверторные потребляют электричество на 20-30% меньше.
Обычные кондиционеры запрещены к продаже в Европе, из-за повышенного энергопотребления.
Повышенное энергопотребление возникает из-за повышенного пускового тока во время запуска компрессора, что вызывает основное потребление электричества. А запуски и остановки происходят постоянно, чего нет в инверторном кондиционере.
Российская действительность
В России свободно продаются Обычные кондиционеры. Энергоэффективность не контролируется законами и регламентами.
В реальности, если учитывать то, что инверторный потребляет электричества меньше обычного на 30%:
Выгода не очевидна.
В южном регионе России инверторный кондиционер отобъётся через 5 лет.
В средней полосе — 10-15 лет. Через 10 лет срок службы закончится.
Для Новосибирска, по соотношению стоимость кондиционера / энергопотребление — выгоды особенно нет.
Если говорить, не про бытовые кондиционеры (для дома / офиса), а про предприятия где кондиционеров много, и их мощность значительно больше — по электропотреблению кондиционер — отобьёт своё удорожание в сравнение с бытовым быстрее. Выгода будет.
Стоит ещё понимать, что на больших предприятиях мощность электролинии ограничена, и физически не возможно одновременно занимать столько мощности для большого кол-ва мощных кондицинеров. Здесь экономичные, инверторные технологии могут стать единственным вариантом.
Номинальная мощность
Кратковременно, инверторный кондиционер может увеличить мощность выше своей номинальной на 30%. Что бы быстрее охладить комнату.
Например модель мощностью 2.5 кВт. На 15 минут может работать в режиме 3 кВт, за счёт платы инверторного управления комрессором.
У обычного кондиционера такой возможности нет.
Надёжность
1. Прибор который работает постоянно (нет цикла включений и выключений) — меньше ломается. Выходит — надёжней инвертор.
Есть и другая версия на этот счёт:
2. Если система сложнее, если элементов больше — она становится менее надёжней.
Обе точки зрения имеют место быть.
Ремонтопригодность
Если пообщаться с сервисниками-кондиционерщиками: они ремонтируют с большей охотой и скоростью обычные кондиционеры, будучи уверенны, что приедут и отремонтируют за один выезд, на месте.
Если компрессор — живой, на обычном, то всё остальное они починят, или поменяют вышедшие из строя элементы (они у них всегда в наличии, с собой).
Если сервисник едет на инверторный кондиционер — он едет на диагностику — у него нет уверенности, что он быстро устранит поломку. Потому как — плата сложная, нужно время для выяснения, что именно «сгорело», найти аналогичные подменные компоненты — это уже минимум 2 выезда. Либо нужно менять плату полностью — плата под заказ — бывает и так что такие платы уже не производятся.
Безусловно, есть умельцы которые найдут способ починить любой инверторный кондиционер. Но таких узких специалистов намного меньше, и они, как правило, нарасхват.
Температурный диапазон на улице для обогрева
Можно доработать наружный блок инверторного кондиционера «зимним комплектом» это позволит использовать его на обогрев до -30 градусов.
Температурный диапазон на улице для охлаждения
Для охлаждения помещения (например серверной) при низких температурах (ниже 17 гр., в некоторых — ниже 0 гр.) на улице использовать инверторный кондиционер не получится.
Для подобных целей используют обычный кондиционер, оборудованный «зимним комплектом».
Поэтому именитые производители: Daikin, Mithubishi Electric продолжают производить обычные кондиционеры для этих целей.
Выводы
Плюсы инверторного:
Плюсы обычного:
Обе технологии имеют права на жизнь.
Будущее за инверторами. Если вам нужен просто холод, а денег в «обрез» — смело берите обычный кондиционер.
Существует такой аргумент:
Если вы не планируете жить 10 лет в этой квартире — через 2-3 года переедите — возьмите обычный.
Также, обычный кондиционер отлично справляется со своими задачами:
Если себе и надолго, особенно в спальную — рассмотрите инверторный вариант.
Надеемся, мы дали вам «пищу» для более осознанного выбора, при возникновении вопросов — звоните, пишите.
Инверторные компрессоры постоянного тока
В последнее время на рынке климатического оборудования зародилась тенденция, когда производители стали использовать инверторные компрессоры с двигателем постоянного тока. Такими устройствами оснащаются даже масштабные системы кондиционирования.
Инверторные компрессоры давно интегрируют в климатические системы бытового назначения, поэтому данные технологии вряд ли покажутся удивительными. Что касается мультизональных систем, чиллеров и высокопроизводительных промышленных кондиционеров, их стали оснащать инверторными приводами совсем недавно. От подобных приводов отказывались по той причине, что у производителей отсутствовали нужные технологические решения, а соответствующие электродвигатели были дорогостоящими. В данный момент компании не сталкиваются с аналогичными трудностями.
Использование мощных инверторных приводов в компрессорах одной из первых начала практиковать итальянская корпорация RC Group, которая является лидирующим производителем устройств, используемых в дата-центрах систем кондиционирования. Три года назад технология применялась в компрессорно-конденсаторных блоках серии Coolside EVО, в которые входит один внешний блок и несколько внутренних (максимум 5).
Подробная информация об инверторных приводах в ДПТ
Реализация плавного управления нагнетателем воздуха кондиционера при использовании традиционного инвертора (мотора, использующего переменный ток) возможна в случае преобразования переменного тока в постоянный и наоборот. С этой целью требуется использование инвертора и выпрямителя, из-за наличия которых технология является дорогостоящей. Также дополнительные элементы – причина повышенного расхода электричества.
Оборудование, изготовленное согласно технологии DC Inverter, имеет инвертор постоянного тока, который требует однократного преобразования переменного тока. Для питания компрессора и электромотора здесь используется постоянный ток.
Первопроходцем в использовании инвертора постоянного тока является корпорация Hitachi. Данную технологию решили назвать DC Inverter. Для того чтобы подробно ознакомиться с технологией, мы должны знать принцип работы электродвигателя постоянного тока и методы регулирования его оборотов.
Регулирование частоты вращения ДПТ
В основе функционирования электродвигателя, использующего постоянный ток, заложена электромагнитная индукция. Вместе с тем проводник с током, находящийся в магнитном поле, попадает под действие силы, которая рассчитывается как произведение тока, проходящего сквозь проводник, магнитной индукции и размера самого проводника, в частности, его длины.
После того, как проводник пересекает магнитные силовые линии, вокруг него формируется ЭДС, позиционирующаяся как обратная или противодействующая по той причине, что имеет направление обратное току в проводнике. Далее, происходит трансформация электрической мощности в механическое движение, в результате чего проводник частично нагревается.
Если обратить внимание на конструкционные особенности электрических двигателей постоянного тока – в их состав входят якорь и индуктор, между которыми находится воздушное пространство.
ДПТ оборудованы электроприводы, требующие:
Чтобы определить частоту вращения электрического двигателя постоянного тока, нам нужно знать формулу:
где U – напряжение электросети,
Iя – сила тока, воздействующая на якорь,
kс – коэффициент магнитной системы,
Ф – магнитный поток ДПТ.
Представленная формула – уравнение электромеханической характеристики ДПТ с независимым возбуждением. Оно означает, что угловая скорость регулируется 3-мя способами:
При этом на силу тока и крутящий момент мотора влияет нагрузка на его вал.
Подробная информация о способах регулирования скорости ДПТ
При регулировании скорости двигателя постоянного тока посредством управления сопротивлением сильно изменяется жесткость параметров, поэтому если скорость составляет 50 процентов от привычной, то двигатель начинает работать нестабильно. В связи с этим скорость устанавливается в небольшом диапазоне. Ее регулирование осуществляется в меньшую сторону согласно электромеханическим и механическим характеристикам. Достичь высокой плавности регулирования очень тяжело. В качестве недостатка можно обозначить и существенные мощностные потери во время регулирования.
Второй метод регулирования заключается в манипулировании магнитным потоком. Для этого используется дополнительный реостат, который вводится в цепь якоря. Слабый поток приводит к увеличению угловой скорости мотора при высоких и холостых оборотах. Усиление потока является причиной обратного процесса. Как показали практические наблюдения, в таком случае скорость может изменяться, увеличиваясь. Постепенно изменяемое сопротивление реостата позволяет медленно регулировать скорость электрического двигателя. Данный метод отличается простотой и высокой экономичностью. При этом его использование приводит к невозможности даже на короткий период времени прервать подачу электричества. Из-за этого подобным способом пользуются в редких случаях, когда двигатель вращается на холостых оборотах.
При третьем способе регулирования крутящего момента изменяется напряжение, подводимое к якорю. В таком случае существует прямо пропорциональная связь между напряжением и угловой скоростью ДПТ.
Отметим жесткость всех регулировочных характеристик и неизменный ее уровень. В итоге двигатель работает стабильно при любой угловой скорости, что позволяет свободно регулировать скорость даже под воздействием сильных нагрузок. Помимо этого, угловая скорость может увеличиваться и уменьшаться по отношению к номинальному ее значению. Частоту вращения ДПТ также можно плавно регулировать через изменение напряжения.
Преимуществом последнего способа считается экономичность, так как угловая скорость мотора изменяется, не влияя на мощность в обмотке якоря.
Подробный анализ трех методов регулирования скорости ДПТ показал, что самым оптимальным из них является последний. По этой причине разработчики климатического оборудования используют двигатели постоянного тока, в которых скорость зависит от напряжения.
Методы регулирования напряжения постоянного тока
Эффективно регулировать скорость электрического силового агрегата можно управляя напряжением и силой тока. В случае с постоянным током изменяется только величина обозначенных параметров.
Напряжение регулируется при помощи двух методов:
Первый метод заключается в использовании двухполупериодных регуляторов постоянного напряжения. Ими оснащаются выпрямительные микросхемы.
Двухполупериодный регулятор постоянного напряжения
Второй метод предусматривает поступление прямоугольных импульсов напряжения, которые имеют большую частоту. Это необходимо для того, чтобы поддерживать постоянную частоту вращения ротора, которая может уменьшаться во время импульсных пауз. При этом измененная скважность является причиной измененного среднего значения напряжения, необходимого для работы двигателя. Результатом данного процесса является изменение скорости ротора.
Электросхема мотора может составляться с установкой ключевого элемента, имеющего 2 состояния и способного в любой момент находиться в одном из них. Управляющие прямоугольные импульсы появляются, к примеру, при использовании мультивибратора или другого специального устройства.
Широтно-импульсная модуляция является изменением скважности импульсов при их повторении через одинаковый промежуток времени. Она позволяет изменять среднее напряжение или силу тока при воздействии нагрузки.
Теперь нам следует возвратиться к ДПТ, которые используются в компрессорах систем кондиционирования. В следующих разделах мы ознакомимся с их преимуществами и вариантами применения в разных вариантах кондиционеров.
Японская технология DC Inverter
После создания технологии DC Inverter, ее название стали использовать при обозначении типа климатической техники. Инверторными кондиционерами наполнен и российский рынок. Если описать технологию поверхностно, то ее суть заключается в изменении скорости электрического мотора, которая влияет на производительность воздухонагнетателя. Японские разработчики из компании Hitachi сделали вывод, что скорость лучше всего изменять, регулируя напряжение постоянного тока, при этом преобразовывая переменный ток в постоянный.
Использование данного принципа направлено на:
Также использование постоянного тока позволяет потребителям получать другие преимущества. В частности, на внутренний блок подается безопасное для жизни человека напряжение. Помимо этого, двигатель постоянного тока сильно не шумит.
Плюсы инверторного управления
Инверторный привод постоянного тока обладает следующими преимуществами:
Инверторный привод и мультизональные климатические системы
Тенденция последних лет складывается таким образом, что большинство производителей центральных климатических систем оборудуют компрессоры инверторными приводами постоянного тока. К примеру, компания Toshiba предпочитает установку двухроторных компрессоров постоянного тока в линейке SMMS-i. Так, 2 наружных блока имеют по 3 двухроторных компрессора с инверторным управлением. В остальных 3-х блоках установлено по паре воздухонагнетателей. Работа таких устройств направлена на повышение энергоэффективности и комфортабельности.
Систему SMMS-i решили сделать таким образом, чтобы расширить площадь роторных магнитов. Наличие специальных отверстий является причиной повышенной эффективности и тихоходности электродвигателя. Компактные магнитные роторы способствуют уменьшению вихревых потерь. Использование таких инновационных решений привело к повышению эффективности VRF-систем Toshiba.
Технология DC Inverter применялась и при производстве мультизональных климатических систем Hitachi, презентованных в прошлом году. За счет использования таких систем в помещении очень быстро устанавливается необходимый температурный режим. В них инверторный преобразователь постоянно регулирует скорость ДПТ.
Представители Hitachi говорят, что компрессоры постоянного тока с инверторным управлением позволяют экономить до 30 процентов электричества, при этом не оказывая негативного влияния на обеспечение комфортабельности. Также благодаря ДПТ оборудование становится на 10 процентов эффективнее.
Инженеры японской корпорации исследовали эффективность функционирования VRF-систем в условиях высоких нагрузок (до 80 процентов). Такой эксперимент необходимо было сделать по той причине, что на практике мультизональные системы не используют свой потенциал даже наполовину. В Hitachi выяснили, что оптимальной системой является та, которая демонстрирует высокую эффективность при работе на средней мощности, а не на предельной. Системы, входящие в серию Set Free, оснащены компрессорами с ДПТ DC Inverter, особенностью которых является повышенная эффективность в случае работы на частоте 30-40 герц.
Мультизональная система Panasonic ECOi также оборудована спиральными компрессорами с инверторным управлением.
Инверторный привод в прецизионных кондиционерах
Несколько лет назад некоторые компании, специализирующиеся на прецизионной климатической технике, объявили о выпуске серии кондиционеров с инверторами постоянного тока. До этого такое оборудование выпускалось в ограниченном количестве по причине его высокой себестоимости. Также оно имело внушительные размеры и приличную массу.
Технологическое развитие позволило компании Mitsubishi Electric разработать новую микросхему инвертора, предназначенную для контроля работы бесколлекторных двигателей постоянного тока. Такой чип называется BLDC. Подобный тип электродвигателей используется, когда необходимо сделать синхронный привод. Они способны самосинхронизироваться, так как магнитное поле здесь меняется в зависимости от положения ротора.
Для разработки нового инвертора использовались IGBT-транзисторы и быстродействующие диоды. Примечательно, что устройство устойчиво к блокировке, низкому напряжению, высокой рабочей температуре и короткому замыканию.
Немецкие шкафные прецизионные кондиционеры Stulz CyberAir 3 также изготовлены по технологии BLDC. За счет инверторных приводов холодильный контур CyberAir 3 имеет повышенную энергоэффективность. Также кондиционеры умеют точно поддерживать температурную среду в центре обработки данных. Благодаря такой технике происходит быстрая адаптация к новой обстановке в помещении. Ее рекомендуется использовать на объектах, которые находятся на стадии развития.
Прецизионное климатическое оборудование с инверторными компрессорами способно нагнетать свежий воздух, учитывая имеющийся микроклимат помещения. При этом инверторное управление способствует практически бесшумной работе оборудования, уменьшению потребления электроэнергии и исчезновению проблемы высоких токов во время запуска.
Будущее, медленно переходящее в настоящее
Следует подчеркнуть, что использование компрессоров постоянного тока в самых новых системах кондиционирования является приоритетным. Раньше их интегрировали в бытовые спит-системы, но сейчас тенденция изменилась, поэтому инверторы часто встречаются в центральных климатических системах, прецизионных кондиционерах, а также холодильных установках.
Компрессоры постоянного тока очень востребованы по причине отсутствия инвертора переменного тока, из-за которого снижается производительность и значительно увеличивается стоимость климатической системы. Также из-за использования постоянного тока работающее оборудование становится безопасным при контакте с человеком.
На основе материалов из журнала «Мир Климата»
