Influence of Surrounding Structures upon the Aerodynamic and Acoustic Performance of the Outdoor Unit of a Split Air-Conditioner

DC-inverter split air-conditioner is widely used in Chinese homes as a result of its high-efficiency and energy-saving. Recently, the researches on its outdoor unit have focused on the influence of surrounding structures upon the aerodynamic and acoustic performance, however they are only limited to the influence of a few parameters on the performance, and practical design of the unit requires more detailed parametric analysis. Three-dimensional computational fluid dynamics（CFD） and computational aerodynamic acoustics（CAA） simulation based on FLUENT solver is used to study the influence of surrounding structures upon the aforementioned properties of the unit. The flow rate and sound pressure level are predicted for different rotating speed, and agree well with the experimental results. The parametric influence of three main surrounding structures（i.e. the heat sink, the bell-mouth type shroud and the outlet grille） upon the aerodynamic performance of the unit is analyzed thoroughly. The results demonstrate that the tip vortex plays a major role in the flow fields near the blade tip and has a great effect on the flow field of the unit. The inlet ring＇s size and throat＇s depth of the bell-mouth type shroud, and the through-flow area and configuration of upwind and downwind sections of the outlet grille are the most important factors that affect the aerodynamic performance of the unit. Furthermore, two improved schemes against the existing prototype of the unit are developed, which both can significantly increase the flow rate more than 6 %（i.e. 100 m3·h～（-1）） at given rotating speeds. The inevitable increase of flow noise level when flow rate is increased and the advantage of keeping a lower rotating speed are also discussed. The presented work could be a useful guideline in designing the aerodynamic and acoustic performance of the split air-conditioner in engineering practice.

主动配电网优化调度场景下的变频空调负荷聚合外特性研究

在“碳达峰碳中和”目标和新型电力系统建设的背景下,分布式能源在配电网中的占比逐年增加。然而,新能源发电具有随机性和间歇性,随着负荷峰谷差的不断增大,仅靠传统发电侧资源难以满足系统调峰等需求。随着需求响应技术的发展,对负荷侧灵活资源进行调控已成为可能,亟需挖掘可控负荷的可调潜力,并从系统的角度出发,对其调节能力并进行定性定量分析,建立其外特性模型从而实现精准调度。文中针对用户侧的变频空调展开研究,首先明确变频空调负荷模型与控制方法;接着对变频空调聚合体调节潜力进行评估;再根据不同调节场景,建立变频空调聚合体外特性模型;最后在主动配电网中进行算例验证。结果表明,变频空调聚合体具有与传统发电机类似的外特性与调节潜力,并能有效参与主动配电网优化调度。

面向需求响应的空调智能体:概念、构建和应用

园区内各变频空调(IAC)的运行特性、运行环境、用户行为和用户习惯千差万别,这给园区运营商引导大规模IAC参与需求响应(DR)带来了挑战。首先,对IAC的信息物理社会属性进行了分析,并提出了基于规则的社会属性刻画方法。其次,根据具身通用人工智能的概念,提出了面向DR的空调智能体概念。然后,从主动感知、主动交互、主动行动和主动演化的维度设计了空调智能体,其能在DR期间融合IAC的信息物理社会属性,使自身的负荷形状曲线接近被下发的目标形状曲线。进而,参考基于负荷准线的DR机制,提出了大规模空调智能体自下而上参与DR的方法,以实现聚沙成塔效应。最后,利用离散事件仿真框架SimPy对1万个空调智能体参与DR的情形进行仿真,从刻画社会属性的规则自演化、空调智能体性能和聚沙成塔效应这3个方面进行分析。结果表明,空调智能体在时效性、友好性、用户满意性和鲁棒性方面具有较大优势。

变频空调控制器参数损耗模型的最低损耗寻优算法分析

随着变频空调能效标准的提高,能效升级越来越被重视。变频控制器作为变频空调的重要组成部件,降低其损耗是提高空调能效的有效方法之一。为达到在不变更硬件的基础上降低变频控制器损耗的目的,理论分析了电子元器件和控制器参数的损耗模型,并通过模型分析,提出了梯度下降动态迭代寻优算法,得到最优效率控制器参数。最终通过实验验证:应用该算法后,控制器损耗降低了1.40%,空调全年能源消耗效率(Annual Performance Factor,APF)提升了0.02。

城轨车辆直流辅助供电变频空调综合电源与控制方案研究

现有城轨车辆的辅助供电以工频交流系统为主,其输出的AC380V交流电为变频空调等设备供电,且空调电气控制未与辅助电源设备统一考虑、协同设计,造成系统电源重复变换,供电效率不高。文章在分析现有辅助供电技术和变频空调电气控制技术的基础上,采用近年逐步展开研究的中高频变流技术、变频空调综合电源与控制技术,提出一种采用直流架构的辅助供电系统及变频空调的综合电源与控制方案,首先详细阐述2种系统架构设计思路、综合电源装置的电气组成和控制方案,其次分析其在提高供电效率、减少部件数量、增强空调协同控制、提高乘车环境舒适性等方面的优势,同时指出方案的技术难点,最后对所述方案的技术和功能提升进行展望。

变频空调器异常制冷剂流体噪声机理研究及专用消声装置的设计

变频空调器的普及速度越来越快,随之而来的一些技术壁垒需要攻克,其中制冷剂流体异常噪声就是变频空调器的一个顽疾,不时引起用户投诉。经过分析这种异常噪声的发生机理,并通过多方试验验证,最终完成了由整流管、过滤器、主毛细管、过渡管、加强管、防振胶等关键零部件构成的专门针对制冷剂异常噪声的消声装置。通过对数十个制冷剂流体异常噪声问题的机型进行试验验证,此装置都可以起到良好效果,解决了异常噪声问题。同时,还一并消除了一些此前无法处理的强度弱、振动大、嗡嗡声等问题。此装置均由通用原材料构成,通用性强,成本低,可以解决难度很大的技术问题,是一项实用的创新设计。

铁路客车单元式变频空调机组的研究及应用

空调机组是通过调节客室温度提高列车舒适性的重要装置,也是列车能耗的主要部件之一。目前轨道车辆空调机组主要分为定频空调和变频空调2种;定频空调是根据客室内热负荷的需求,压缩机以固定转速运转,通过启停压缩机改变制冷量输出,实现客室温度调节;变频空调是根据客室内热负荷的需求,通过变频器控制压缩机的转速,提供线性可变制冷量输出,实现客室温度调节。文章分析了25G、25T型铁路普速客车空调的应用现状,详细介绍了铁路普速客车上定频空调改造成变频空调的技术方案以及验证情况,结果表明,变频空调技术提高了铁路普速客车的舒适性并且节能,优势明显,建议推广。

CO_(2)变频空调系统软件设计研究

二氧化碳变频空调综合了二氧化碳环保理念与变频空调节能实用性两方面优点,通过理论与实践相结合的方法探究CO_(2)变频空调控制方法,总结出CO_(2)变频空调的压缩机转速控制逻辑与电子膨胀阀控制逻辑,同时对系统做出必要的3种保护。最后通过软件设计对二氧化碳变频空调的功能予以实现得出验证,在一定环境温度下系统最终进入稳定状态,且不同环境温度下系统都可以满足温度控制要求。

基于仿生树形相变循环散热技术研究及变频空调应用

伴随环境温度升高,空调制冷量需求也会逐步增高,从而引发变功率模块发热严重,导致其内部芯片无法良好散热。通常采用压缩机降频工作方法保证电控板安全,但该方法的缺点是温度越高,空调制冷能力越差。针对该缺点,提出一种仿生树形的单向相变循环传热方法,开发了一款单向循环相变风冷散热器,通过焓差室测试,实现了散热器进风口温度62℃时,变频功率模块温度可以降低8℃以上,防止压缩机强制降频造成制冷量衰减。

R290变频热泵空调器性能的实验研究

R290是一种高效环保的制冷剂,其在空调器上的应用具有十分广阔的前景.从理论上比较了以R290作为工质的系统与其他制冷剂系统的性能,并对某型号变频家用分体式空调器进行了实验研究,测试了不同环境温度下空调器制冷和制热的性能.研究结果表明:R290空调系统理论上COP高于R410A和R32,与R134a接近;在制热工况下,R290变频热泵空调器在环境温度从12℃变化到-12℃时,实测能效比从3.78较为均匀地变化到2.79;制冷工况下,环境温度从29℃到43℃时,能效比从2.26下降到1.91,制冷功耗在1.5 kW附近上下波动;R290家用空调系统的排气温度远低于R32,但送风温度的控制仍有改善空间.本研究为R290变频空调的优化提供了参考.

考虑用户行为的变频空调参与一次调频控制策略

随着电力系统的发展,电网频率稳定运行迎来巨大挑战,发电侧调频成本也日益激增。为应对电网面临的诸多不利影响,使负荷侧参与电网调频,提出基于改进下垂控制的变频空调参与一次调频的分层控制策略。根据变频空调的工作特性,建立基于一阶物理模型的负荷聚合商模型;考虑空调温度状态(SOA),对普通下垂控制模型进行改进,并且考虑用户舒适度,建立基于SOA优先级列表的变频空调有序参与响应控制策略。所提策略能高效调度变频空调,调节系统频率。

多重响应潜力影响因素作用下的变频空调负荷调控方案

变频空调在家用空调中的占比已超过定频空调,成为主流,为指导这部分日益增大的需求响应资源在电力系统中发挥削峰填谷作用,提出变频空调3层调控框架,对变频空调的响应潜力、调度模型和控制策略进行分析研究:在潜力评估层面,基于变频空调稳态功率获取变频空调负荷聚合功率,考虑用户侧多重影响因素,建立变频空调负荷聚合响应潜力评估模型,获取其聚合响应潜力;在日前调度层,考虑变频空调各时段潜力大小并结合基础柔性负荷响应特性建立联合调度模型,挖掘负荷侧多类型资源参与调节的潜力;在日内控制层,分析变频空调动态、稳态模型,以稳态参数和温变参数为特征属性进行聚类分组,针对变频空调采用温度控制方法进行分组控制,使变频空调负荷跟随调度计划。最后,通过某配电网系统进行验证分析,结论表明:所提3层调控框架对变频空调负荷响应潜力挖掘引导和利用具有一定指导意义。

基于变频空调的虚拟储能建模与控制

以分布式光伏为代表的可再生能源快速发展,为减少其波动性和不确定性给电力系统安全稳定运行带来的不利影响,亟需大量的灵活调节资源。锂电池由于能量密度高、配置灵活等优势在分布式光伏消纳方面得到了广泛的应用。然而,锂电池目前成本仍然较高,且存在一定的安全问题,短期内难以实现大规模的应用。因此,利用具有灵活功率调节能力、负荷占比较高的变频空调,提出面向分布式光伏消纳的虚拟储能建模方法和控制策略。首先,基于建立的房间等效热参数模型和变频空调运行模型,提出虚拟储能充放电模型的构建方法。随后,为实现虚拟储能的状态感知和可调容量评估,提出虚拟储能的状态描述指标体系。在此基础上,以分布式光伏消纳为目标,提出考虑充放电倍率约束的虚拟储能控制策略。最后,利用实际的光伏出力数据,对虚拟储能参与光伏波动平抑的过程进行仿真,并对比不同容量虚拟储能在分布式光伏消纳方面的效果差异。结果表明,利用变频空调构建的虚拟储能可以有效平抑光伏波动,促进可再生能源的友好并网。

水汽环境对变频空调电气可靠性影响的研究

变频空调是随着制冷技术和电机控制、模糊控制等电控技术的日益发展成熟而新兴的一种较具有社会经济效益和科技先进性的空调器。对水汽环境下的变频空调电气安全失效机理进行分析,并针对性提出水汽环境下变频空调的电气可靠性失效的评估方式和防护措施。

变频空调引起辅助逆变器200%过载故障的原因分析及解决措施

介绍某地铁列车辅助逆变器(SIV)工作原理及组成结构,分析了车辆辅助逆变器输出200%过载故障产生原理。通过多种试验模拟重现辅助逆变器输出200%过载故障,确定引起该故障的原因为变频空调中的可控硅整流桥故障。对故障原因进行了深入分析,对辅助供电系统设备的维护提供参考。

浅谈OTA技术在家用变频空调中的应用

随着物联网的发展,越来越多的空调设备具备IoT功能。IoT主要包含智能控制、功能扩展、OTA等部分。其中OTA是IoT的一个重要功能,它主要应用于联网设备的远程bug修复、功能迭代、用户定制等场景。OTA技术在智能家电中已经有十分广泛的应用,但行业内做到对空调室外机程序的OTA升级的很少,其瓶颈问题在于:室内外机通信波特率低,导致OTA过程耗时过长;OTA所需空间大,造成芯片成本高。基于此情况,本文介绍一些关于实现空调室外机程序的OTA方案,以达到减少OTA过程耗时和降低控制芯片成本的目的。

智能型变频空调在北京新机场线的应用

智能化控制、节能、舒适性已经成为轨道车辆空调系统的发展方向。北京地铁大兴机场线被誉为“北京市轨道交通建设新里程碑”,该线路采用世界最高等级、具有完全自主知识产权的全自动驾驶系统,不仅可实现无人驾驶,还可实现列车自动唤醒、自检、运行、休眠等全过程。文章介绍了北京新机场线轨道车辆所使用的智能型变频空调系统方案。该方案集成变频空调系统达成对客室内的精确温控,降低温度波动;采用压力波保护装置隔绝车外的气压波动,有效避免乘客出现耳部不适感,提升乘客乘车体验;配置低温等离子空气净化装置,利用低温等离子体对送入车内的空气进行杀菌、消毒,并去除其中异味,进一步实现了客室内部舒适性的提升。同时,压缩机的变频控制精确匹配车内热负荷的变化,并对电能高效利用,降低了空调系统的运营能耗以及成本。

采用R410A的变频房间空调器的理论与实验研究

对采用R410A和直流变频涡旋压缩机的房间空调器的节能特点进行分析。采用分布参数法建立该种空调器的稳态数学模型,运用该模型计算制冷量、功率和能效比随运行频率变化的趋势,并在中南大学空调器性能试验台上测试该空调器的性能。研究结果表明:制冷量、功率和能效比的平均相对误差分别为2.9%,6.2%和3.9%,模型基本可靠;变频空调器在20Hz运行时能效比高达4.3,而在100Hz运行时能效比低于2.5,因此,在选用变频空调器时,应选择制冷量较大的空调器,避免超频运行。

论变频空调器性能评价体系

以制冷运行为例 ,分析变频空调器运行性能和匹配特性。在此基础上 ,分别从行业、企业和消费者三个角度出发 ,分析建立变频空调器性能评价体系应包含的要素 ,提出以额定工况性能、高频额定比和低频额定比作为企业保证产品质量的强制性指标 ,以季节能效比作为行业向用户表明节能产品的推荐性指标 。

双联变频空调系统建模与特性分析

双联 (一拖二 )变频空调系统由于两蒸发器间各参数的相互影响 ,使得它的运行特性较复杂 ,表现极强的耦合性 .通过采用分布参数法并引入两相流理论 ,建立起以双蒸发器、电子膨胀阀、压缩机为一体的双联空调系统的热力学模型 .对双联变频空调系统稳态特性及双蒸发器间耦合关系进行仿真研究 ,为双蒸发器的优化设计。