商用製冷節能技術新趨勢-變頻壓縮機

國際冷凍學會(IIR)指出，冷凍空調用電約占全球用電量的17%。世界各國(包含澳洲)近期也投入提升能源效率、減少能源支出及碳排放。因此，冷凍技術的進步不僅對食物保存及經濟發展非常重要，同時也影響醫藥及科技的進展。

能源效率對工業發展與演進至關重要，壓縮機的變頻技術就是近期冷凍技術的重大的技術革新，從空調製冷、家用冰箱到商用製冷都可以看出變頻壓縮機(variable speed compressors; VCC)的節能優勢。

相較於定頻壓縮機(fixed speed compressors)，變頻壓縮機(VCC)除了馬達裝

置不同外，還另外搭載變頻控制器趨動馬達，依據不同的冷藏負載目標改變馬達的轉速，達到變頻的效果。

節約能源

定頻壓縮機(又稱On-Off)只能用單一頻率運轉，依照裝置的製冷條件在起動及斷電間切換;除了起動電流較大外，維持在高速運轉的狀態下，直到裝置溫度下降到目標溫度為止。

變頻壓縮機(VCC)搭載一套電子變頻控制器，當裝置溫度上升時加快轉速，當溫度達到目標溫度則維持在低倍運轉的狀態。不僅少了起動電流也減少起動扭力，使整體耗能減低。

以英伯格壓縮機(Embraco compressors)為例，在同一個裝置下，謹將原有的定頻壓縮機更換為變頻機種，研究結果顯示，在不同的工況下，節能至少15%到甚至將進40%。下圖以使用R290冷媒的冷凍島櫃為例，環境溫度25°C，使用變頻壓縮機較定頻壓縮機約減少38%能耗。

■英柏格變頻壓縮機(VCC)搭載英柏格Smart Drop In(SDI)取代變頻器內的頻率控制器(Frequency Controller)

■變頻壓縮機採用頻率控制器(Frequency Controller)

■採用定頻壓縮機(On-Off Compressor)

快速降低熱負荷

採用變頻壓縮機的系統，較快控制熱負荷，冰箱門打開後能迅速降低內部溫度，並迅速降低將冰箱與物體之間的溫差，縮短降溫時間約20%，使冰箱內部溫度升降幅度降低，提升食品保存的穩定性。

降低噪音及震動

由於變頻壓縮機在低轉速下運轉，減少噪音及震動的頻率。除此之外，變頻壓縮機具有”平穩起動”(soft start)的特性:起動時轉速較低、短時間內上升至全速運轉並且持續修正轉速，在更低的噪音及震動頻率下運轉。變頻壓縮機僅在轉速超過3000RPM的情況下，噪音的分貝數與定頻壓縮機噪音相當。

生命週期

由於變頻壓縮機的運轉特性屬於長時間低速運轉，預估使用時間週期較定頻壓縮機更長。

適用電壓範圍更大

在電壓過小的國家，定頻壓縮機可能甚至無法起動，而變頻壓縮機減少起停次數、起動電流及馬達壓力，更適用於許多電壓變化幅度大的國家。

節省空間

變頻壓縮機除了節能以外，更節省空間，相同馬力的變頻壓縮機外觀尺寸比定頻壓縮機更小。此外，設計定頻壓縮機時，需要考量全速運轉時所需要的空間，然而變頻壓縮機只需要考量平均轉速所需要的空間即可。如此一來同樣效能的冰箱容量更寬廣，提供使用者更靈活的空間運用。

能源政策

近年來，由於技術進步，變頻壓縮機價格逐步調整至今已與定頻壓縮機相去不遠。考量節電所省下的能源支出，某些機種甚至可能在6個月內達到收支平衡。英柏格變頻壓縮機更進一步搭載Smart Drop In (SDI)邏輯控制，效果更勝變頻器。

在這個全球經濟轉型的時刻，環境保護及節能成為主要議題，變頻壓縮機有效提高能源效率，逐漸成為商用製冷最佳利器。

作者: Esequias Pereira,尼德科全球應用(Nidec Global Appliance)英柏格亞太區行銷總監; 

特別致謝: Daniel Hofmann, John Prall and Daniel Hense, 來自尼德科全球應用(Nidec Global Appliance)

本文由北一冷凍材料股份有限公司編譯，刊載於中華水電冷凍空調月刊No.183, March, 2022.