Новые технические решения в бытовых кондиционерах

calendar_today
2 декабря 0002
query_builder
visibility
378
Ведущие мировые производители бытовых кондиционеров каждые 1,5-2 года запускают в производство новую серию. При этом, как правило, объявляют об улучшении основных показателей: экологическая безопасность; энергопотребление; повышение комфортности и точности поддержания заданных параметров; повышение функциональных возможностей.

Вопрос о степени влияния хлорсодержащих хладагентов на глобальное потепление и уменьшение озонового слоя Земли не является однозначным. Но ратификация Киотского протокола Россией сделала этот документ обязательным для всех стран, ратифицировавших его, в том числе и для Украины. Учитывая, что в Украине бытовые кондиционеры не производятся (небольшой объем выпуска АО “Норд” не в счет), необходимо быть готовым к переходу на те хладагенты, которые будут использоваться в поставляемых кондиционерах.

Рис. 1. Зависимость СОР кондиционера от загрузки

Противоречивое отношение к хладагентам R134a (снижение удельной производительности, воздействие на изоляцию проводов, синтетическое масло и др.), R407C (большой температурный глайд — 5-7 °С) и альтернативным, содержащим R600a (пожароопасный), R134a и/или R22, заставило производителей перейти на хладагент R410A. Сегодня в Украину поставляется оборудование со всеми перечисленными выше хладагентами, но ведущие мировые производители отдают предпочтение хладагенту R410A. Это связано с его экологической чистотой, высокой удельной производительностью (примерно на 20 % больше, чем R22) и небольшим температурным глайдом (0,2 °С). Больших проблем при переходе на R410A нет, кроме необходимости более качественного монтажа (давление нагнетания более 23 бар), тщательного вакуумирования (синтетическое масло очень гигроскопично), сервисного обслуживания подготовленными специалистами.
Холодильный коэффициент (СОР) бытовых кондиционеров с хладагентом R410А составляет 3,2-3,6. Некоторые производители объявляют СОР, равный 4,0 и выше, но это не всегда подтверждается. Повышение холодильного коэффициента также обусловлено переходом на инверторное управление производительностью кондиционера в зависимости от состояния воздуха в помещении (температуры и влажности). Некоторые производители (Mitsubishi Heavy Ind.) вводят для этих целей датчик влажности. По данным компаний MHI и Daikin, если при полной загрузке СОР составляет 3,2-3,4, то при 50 % загрузке он повышается до 4,5 (рис. 1).


Рис. 2. Состояние масла в картере компрессора при пуске и в установившемся режиме:
а — позиционное управление (пуск-стоп);
б — инверторное управление

Следует отметить, что при инверторном управлении значительно облегчаются тепловые режимы двигателя компрессора и улучшаются условия смазки, уменьшается вспенивание масла, повышается уровень масла в картере компрессора (рис. 2).
С целью снижения энергопотребления в системах с инверторным управлением вместо асинхронного применяют бесколлекторный электродвигатель постоянного тока с электронным коммутатором (BLM — brushless motor). Различие в принципе управления этих систем показано на рис. 3.

на электродвигатель подается 3-фазный переменный ток
на электродвигатель подается импульсное напряжение постоянной амплитуды и переменной скважности

Рис. 3. Принципы формирования сигналов управления частотой вращения электродвигателя:
а — асинхронный электродвигатель; б — бесколлекторный электродвигатель постоянного тока

В электродвигателях с бесколлекторным электродвигателем постоянного тока с электронным коммутатором используются неодимовые магниты, которые в 12 раз сильнее ферритовых. Это позволило значительно увеличить момент вращения и КПД привода, особенно на малых и средних оборотах.
Повышение холодильного коэффициента позволило увеличить производительность бытовых кондиционеров до 8,0-9,0 кВт.

Нейротехнология — это новая технология управления, в которой в качестве модели используется нейронная система.

Для управления кондиционерами некоторыми производителями используются нейротехнология и нечеткая логика (Neuro&Fuzzy logic) [1]. Данный способ заключается в использовании параметров PMV (Predicted Mean Voice — предсказанное усредненное голосование), определяющих для человека комфорт окружающей среды. Система измеряет температуру в помещении и автоматически выбирает режим работы. Выбор основывается на практическом анализе — за эталон берутся стандартные предпочтения людей, пользующихся системой. В качестве входных параметров используются факторы, определяющие комфорт человека: температура, влажность, интенсивность воздушных потоков, радиация, качество одежды и интенсивность тепла тела.

Рис. 4. Блок-схема микроконтроллера, реализующего нечеткую логику

Микроконтроллер, реализующий нечеткую логику, содержит в своем составе следующие составные части: блок фаззификации, базу знаний, логическое устройство, блок дефаззификации (рис. 4). Блок фаззификации преобразует четкие величины, измеренные на выходе объекта управления в нечеткие величины, описываемые лингвистическими переменными.
Логическое устройство использует нечеткие условные правила, заложенные в базе данных, для преобразования нечетких входных данных в управляющие воздействия, которые носят также нечеткий характер.
Блок дефаззификации преобразует нечеткие управляющие воздействия с выхода блока решений в четкую величину, которая используется для управления объектом.

Рис. 5. График поддержания температуры в помещении:
а – кривая разгона, б – изменеие температуры в помещении

Для повышения качества обработки воздуха многие производители предлагают большую номенклатуру фильтров: антиаллергические, дезодорирующие, фотокаталические и др. Так энзимные фильтры способны разрушать молекулы ряда бактерий (рис. 6), ионные фильтры создают необходимые человеку отрицательные ионы. В некоторых моделях вводятся так называемые “генераторы кислорода”.

Способ Neuro&Fuzzy logic обеспечивает:

  • изменение температуры в соответствии с санитарными нормами (отсутствие резкого перепада температур в помещении, допустимая скорость потока воздуха и др.);
  • установку оптимальной холодопроизводительности;
  • выбор режима работы и установку температуры, исходя из температуры в помещении и температуры наружного воздуха;
  • выбор оптимального (комфортного) распределения воздуха и интенсивности потока воздуха;
  • минимальное время выхода на заданный режим (рис. 5, а);
  • минимальный расход электроэнергии;
  • повышение точности поддержания заданных параметров (рис. 5, б).
  • Для расширения объема продаж в северных регионах ведущие изготовители (Mitsubishi Heavy Ind.) поставляют бытовые кондиционеры, которые могут работать при температуре наружного воздуха минус 15 °C (рис. 7). При этом не требуется укомплектовывать кондиционер “зимним комплектом” (подогреватель картера компрессора, регулятор давления конденсации), достаточно удалить перемычку на печатной плате внутреннего блока.

    Рис.6. Механизм действия энзимного фильтра

    Большое внимание уделяется снижению уровня шумов внутренних блоков. Это достигается за счет качества подшипников вентиляторов, формы диффузоров внутренних блоков и др. В результате уровень шумов составляет 35-39 дБ(А).

    Рис. 7. Допустимый диапазон изменеия температуры наружного воздуха для кондиционеров SRK ZE

    Некоторые производители (МНI, Daikin) закладывают возможность объединять несколько блоков в единую систему управления: одним пультом можно управлять несколькими блоками.
    Пульты могут быть как дистанционные, так и проводные (настенные). Расширены функции управления и диагностики, выведенные на пульт. Повышено качество отображения информации на пульте за счет точечно-матричного ЖК-дисплея (рис. 8). На пульте управления могут быть отражены все данные по отказам кондиционера, что значительно упрощает ремонтные работы. Помимо этого имеются функции подсчета времени работы кондиционера и компрессора или времени, прошедшего с момента последнего сервисного обслуживания. По истечении установленного времени на пульте отображается символ, означающий необходимость технического обслуживания.

    Рис.8. Настенный пульт кондиционеров SRK ZE (MHI)

    Новый пульт имеет встроенный недельный таймер, с помощью которого можно составить график работы кондиционера на неделю, указав при этом до 4 включений/выключений и температуру в эти периоды.
    Также есть возможность установить минимальное и максимальное значение температуры в помещении. Изменяя этот диапазон, можно добиться экономии электроэнергии и избежать излишнего нагрева или охлаждения помещения.

    Рис.9 Бытовой многозональный кондиционер компании MHI

    В многозональных кондиционерах внутренние блоки могут быть настенного, канального и кассетного типа (рис. 9).
    Компания LG Electronics реализовала метод повышенного содержания кислорода в потоке подаваемого в помещение свежего воздуха, назвав его “генератор кислорода” [2]. Эффект достигается за счет различной скорости протекания газов через полимерную мембрану под действием перепада давлений (рис. 10).
    Так как скорость прохождения кислорода через мембрану выше скорости прохождения азота, то в пространстве за мембраной процентное содержание кислорода увеличивается. Обогащенная азотом среда вытесняется из домембранного пространства приточным воздухом. Управление процессом разделения осуществляется путем регулирования давления и расхода воздуха.

    Рис.10. Схема действия мембранного разделителя газов

    Реализация описанных выше новых технических решений в бытовых кондиционерах по техническим характеристикам и функциональным возможностям поставила их в один ряд (а в некоторых случаях и выше) с полупромышленными кондиционерами.

    Литература
    1. Бондар Ю.С. Передові технології в керуванні кондиціонерами // Холод М+Т. — 2004 — № 4. — с. 38 — 39.
    2. Новейшая технология — генератор кислорода от LG. Вентиляция, отопление, кондиционирование. — 2005 — №2. — с. 96.


    Бондар Е. С., к.т.н.
    ООО “ИВИК”, Киев
    Комментарии
    Loading
    E-Mail:
    следить за ответами