變頻與定頻分離冷氣機節能效率分析 文：劉祐維

常常聽到有人再提問，變頻與定頻冷氣機到底哪種機型好?如果好是好在哪呢?以筆者的觀點來說，可以符合消費者使用需求才是好的冷氣機。為了能讓各位讀者能夠清楚了解，變頻冷氣機較定頻冷氣機能節省多少能源消耗，故本次電子報以「分離式變頻與定頻冷氣機節能效率分析」做為本次技術專欄之題目，希望能讓各位讀者有所收穫。

圖1. 分離式冷氣機示意圖

市場上所販售之變頻冷氣機，有區分為變頻以及定頻。但是有關於變頻冷氣機之動作原理、冷氣之規格，一般使用者較不明瞭，以下為各位讀者分別進行介紹：

1. 變頻冷氣壓縮機動作原理：
1. 調整供應給室外機壓縮機電源頻率，進而控制壓縮機的運轉速度，以此來調節室外機供應之冷凍能力多寡。
2. 當變頻式冷氣啟動時，壓縮機緩慢加載運轉，故其啟動電流較低。
3. 當室內溫度到達設定值時，壓縮機會以較低轉速(低負載)來運轉，以穩定室內溫度變化。


2. 定頻與變頻分離式冷氣比較分析表：

編號	項目	定頻分離式冷氣	變頻分離式冷氣
1	壓縮機運轉頻率	固定	可調
2	室內機送風溫度變化	變化大	穩定
3	室外機運轉噪音值	吵雜	安靜
4	壓縮機運轉啟動頻度	較多	較少
5	壓縮機因啟動頻度造成機械損耗	大	小



3. 冷氣機規格單位計算：

如下表以市面上所販售之冷氣機規格進行介紹：

項目	規格
冷氣能力	2.2(1.0~3.2)kW
除濕能力	1.41L/h
EER	5.60(5.60~4.50)W/W
年耗電量	472度(kWh)
外型尺寸	寬820×高300×深215
冷媒配管	粗9.53(3分) 細6.35(2分)
製品重量	10kg



1. 冷氣能力(kW)：
如規格表所示冷氣能力為2.2kW，$2.2kW \div 3.516 \frac{kW}{USRT} = 0.63 USRT$
備註：1美制冷凍噸(USRT)：1USRT=12,000BTU/h=3,024kcal/h=3.516kW
2. 除濕能力(L/h)：
1.41L/h(為此冷氣機每小時可移除室內水份1.41公升)。
3. EER(Energy Efficiency Ratio)能源效率比值：
5.6W/W(為此冷氣機能源效率比，以該冷氣機運轉消耗功率0.39kW，可提供室內冷氣能力2.2kW之比值)。
以上EER能源效率比值，可與我國經濟部能源局我公佈之能效分級制度相互呼應(我國經濟部能源局公佈能效分級如下圖、表所示)。

我國能源效率分級標章及分級基準表 (資料來源：經濟部能源局)


4. 年耗電量(KWh/y)：
如規格所示僅為參考數值，實際年耗電量須依據使用現狀進行計算。
以該冷氣機每小時滿載運轉消耗功率為0.393kW，倘若一年累計運轉時數為1,200h，其年運轉耗量為0.393kW×1,200h≅472kWh。

以本公司實測變頻與定頻冷氣機之運轉數據進行分析：

1. 量測某品牌之定頻與變頻分離式冷氣機，其變頻冷氣機冷房能力3.85kW(約為1.08USRT)、定頻冷氣機3.6kW(約為1.02USRT)。
2. 量測空間為一般住家空間，內部並無高負載設備，僅有人員(4員)及室外熱負荷。
3. 測量間距以每分鐘量測1筆數據(包含出、回風溫度、主機運轉電力數據)
4. 定頻以及變頻分離式冷氣機設定溫度皆為18℃。
5. 變頻、定頻量測時間皆為60min，並以相同室內起始溫度23℃進行量測。
6. 如下圖所示為量測空間示意圖。

量測空間示意圖


7. 如下圖所示為分離式定頻、變頻冷氣機溫度變化分析圖。由下圖發現其定頻主機出風溫度，隨者壓縮機起停而起伏差異變化大，此種現象較易對人體產生不舒適之情況發生。

室內溫度變化趨勢圖


8. 如下圖所示為分離式定頻、變頻冷氣機隨室內熱負荷變化運轉電功率消耗圖。如下圖所示

定頻與變頻分離式冷氣機運轉消耗功率趨勢圖


9. 如上圖所示以該空間條件所量測之結果，變頻冷氣機較定頻冷氣機節省電力消耗10.5%。
10. 下表以模擬夏季(3個月)變頻與定頻冷氣機節能效益分析：
• 以夏季3個月，累計運轉時數為720hr計算(每月30天，每日運轉時數為8hr)。
• 夏季平均電價以4.39元/kWh計算(以台電所制定夏季能源用戶，每月平均消耗331~500度電之電價為4.39元)。
• 每度電碳排放量以0.532kg-CO2/kWh(依能源局公佈之101年度電力排放係數：每度電約排放0.532公斤的CO2)。

由上述之檢測結果可看出，目前其空壓機效率已十分低落，確實有立即更換之必要，若如本公司建議更換高效率變頻空壓機，其節能率高達36.7%，以此工廠使用量計算，可節省近38萬元，其更換投資回收年限效益約3~4年即可回收，故若各位讀者身邊已有使用多年的空壓機設備，不妨趕緊檢測其效率是否需更換了，有時節能減碳省荷包就在這一念之間。