Отличие инверторного кондиционера от обычного: современные технологии выигрывают

Сегодня в России все чаще в бытовых кондиционерах, полупромышленных и промышленных климатических установках используются инверторные технологии.

Производители утверждают, что они выигрывают по энергоэффективности, производительности, скорости набора параметров температуры в помещениях и других эксплуатационных показателях. Пользователю полезно знать принцип работы такой техники, отличия инверторных кондиционеров от обычных, достоинства и недостатки систем.

Основные конструктивные различия традиционных и инверторных кондиционеров

В состав кондиционера входят:

• Компрессор, который обеспечивает сжатие фреона и его прокачку по магистралям системы (в сплит-системах расположен в наружном блоке).
• Конденсатор – устройство, в котором нагретый хладагент охлаждается и переходит в жидкое состояние (конденсируется), отдавая вынесенное из помещения тепло в воздух (наружный блок).
• Испаритель, в котором охлажденный жидкий фреон нагревается и испаряется, забирая тепло из воздуха (внутренний блок сплит-систем)

• Вентилятор, отвечающий за обдув испарителя воздухом и подачу охлажденного воздуха в обслуживаемое помещение (внутренний блок).
• Вентилятор, обеспечивающий принудительное охлаждение конденсатора воздушным потоком (наружный блок).
• Трубопроводы для прокачки хладагента.
• Фильтры, распределители воздушного потока (жалюзи, вертикальные и горизонтальные).
• Электронные блоки систем управления.

Такая структура используется и в классических, и в инверторных кондиционерах. Основное различие их конструкций состоит в управлении агрегатами. Так, обычный кондиционер использует, как правило, компрессор переменного тока, который питается от сети через контакты реле. На него подаются сигналы включения и выключения компрессора.

В инверторных кондиционерах питание и управление компрессором организованы следующим образом:

• При установке компрессоров переменного тока – через выпрямитель (преобразует переменное напряжение сети в постоянное) и инвертор (преобразует постоянное напряжение выпрямителя в переменное с регулируемой величиной и частотой для управления скоростью и мощностью).
• При установке компрессоров постоянного тока – через инвертор, обеспечивающий получение на выходе однополярного импульсного напряжения (DC-Invertor). При этом для управления скоростью и мощностью компрессора регулируются частота или ширина импульсов, в зависимости от выбора типа модуляции.

Соответственно, электронный блок управления инверторного кондиционера сложнее – в него добавлены полупроводниковые ключи инвертора и его система управления, как правило, на базе специализированного контроллера.

В системах Full DC-Invertor используются вентиляторы с двигателями постоянного тока. Они также получают питание от DC инвертора, что позволяет плавно регулировать скорость вращения в широких пределах.

Разница в принципах работы классических и инверторных кондиционеров

В классических климатических установках (неинверторных) используется принцип работы, получивший название «On/Off» (Включен/Выключен).

Различия в принципах работы

При его реализации цикл работы кондиционера выглядит следующим образом:

1. При включении компрессор выходит на полную мощность, прокачивает хладагент по магистралям, через конденсатор и испаритель.
2. В результате в обслуживаемый объем нагнетается охлажденный воздух, до тех пор, пока температура не достигнет предела, установленного в задании (измерение производится датчиками на входе внутреннего блока и в помещении).
3. При достижении заданного значения компрессор отключается, циркуляция хладагента в контуре прекращается.
4. При нагреве воздуха на основании сигналов датчиков снова формируется команда на включение, запускается компрессор и цикл повторяется.

Работа любого инверторного кондиционера организована иначе:

1. При старте компрессор работает в режиме максимальной мощности (зачастую, больше номинальной) обеспечивая быстрое охлаждение/подогрев воздуха в помещении.
2. При достижении требуемого значения температуры система управления переводит агрегат в режим малой мощности, необходимой и достаточной для поддержания параметров климата в помещении с заданной точностью (компенсации малых отклонений).
3. Мощность компрессора возрастает только при значительных отклонениях температуры или при изменении заданного значения.
4. Далее мощность снова уменьшается, компрессор остается в таком режиме.

Различия в эксплуатационных характеристиках неинверторных и инверторных кондиционеров

Разница в режимах работы обычного и инверторного кондиционеров сказывается и на различиях в эксплуатационных показателях.

Энергоэффективность

Режим «On/Off» неинверторного кондиционера характеризуется:

• Наличием пусковых токов, которые могут превышать номинальное значение для компрессора в несколько раз.
• Работой компрессора после пуска в режиме максимальной (как правило, избыточной) производительности (мощности).
• Дополнительными затратами энергии для выравнивания давления в системе после пуска (требуется закачка в магистрали до 50% объема заправленного хладагента).

В инверторном кондиционере:

1. Реализована система плавного пуска компрессора, что позволяет снизить пусковые токи.
2. Нет необходимости в выравнивании давления, поскольку компрессор не останавливается.
3. В рабочем режиме потребляется минимальная мощность, достаточная для поддержания температуры на заданном уровне с заданной точностью.

В результате потребление электроэнергии и общая энергоэффективность инверторных климатических установок оказываются значительно лучше. Производители приводят обоснованные цифры, которые свидетельствуют о 30-40% экономии электроэнергии при прочих равных. В системах Full DC-Invertor с оптимальным управлением скоростью вентиляторов этот выигрыш оказывается еще больше.

Мнение эксперта

Еще больший выигрыш дают системы, в которых реализованы дополнительные функции, например, определения наличия людей в помещениях. В этом случае поддержание температуры на заданном уровне включается только при срабатывании соответствующих датчиков, а в остальное время компрессор находится в режиме минимальной мощности.

В странах, где требования к энергоэффективности потребителей установлены на законодательном уровне, «On/Off» кондиционеры практически не используются. Так, в Японии и странах ЕС 100% новых бытовых климатических устройств оснащаются инверторными системами управления, в Австралии эта цифра достигла 95%, в Китае – 80%. Большинство производителей, предлагающих качественные кондиционеры на российском рынке (например, Daikin и Mitsubishi Electric), прекратили поставки неинверторной техники.

Уровень шума

Работа компрессора на минимальной мощности без пусковых перегрузок позволяет существенно снизить уровень шума при работе кондиционера. Многие пользователи игнорируют этот показатель, поскольку основной шум при работе сплит-системы производит наружный блок. Однако и на него распространяются действующие санитарные нормы.

Для неинверторных кондиционеров он лежит в пределах 40-55 дБА, что, хоть и соответствует требованиям, но может доставлять дискомфорт и владельцам, и их соседям. В инверторных системах этот показатель снижается до 30-40 дБА.

В системах Full DC-Invertor с плавным регулированием скорости вентилятора внутреннего блока удается снизить шум от его работы до уровня 15-25 дБА (по сравнению с обычными показателями в пределах 25-35дБА).

Климатические показатели

Инверторное управление кондиционером дает выигрыш и в климатических показателях:

• За счет постоянной работы компрессора реализована точность поддержания температуры в помещениях 0.5-1оС (даже для рядовых моделей). Это существенно лучше, чем точность в 2-4 градуса для режима «On/Off».
• На пуске инверторного кондиционера возможен режим с мощностью (производительностью), превышающей номинальную. Это позволяет сократить время набора температуры в помещениях (для некоторых моделей с таким Турбо-режимом выигрыш может составлять до 4 раз).

Различаются по климатическим показателям

• Поддержание постоянной температуры воздушного потока существенно снижает риск простудных заболеваний. При этом устройства с регулированием скорости вращения вентилятора внутреннего блока позволяют практически полностью избавиться от сквозняков.
• Благодаря возможности регулирования производительности компрессора в широком диапазоне и его постоянной работе обеспечивается функционирование системы вплоть до температуры наружного воздуха -10-15оС (со специальными «зимними» комплектами – до -25оС).

Мнение эксперта

Использование инверторного кондиционера в режиме обогрева при низких температурах оказывается выгоднее, чем установка электрических обогревателей. В некоторых системах (с показателями энергоэффективности А+ и лучше) выигрыш может составить до 75%.

Надежность

Из-за отсутствия самых опасных для электрооборудования переходных процессов, срок службы компрессора и двигателей вентиляторов в инверторной системе может значительно превышать показатели обычных кондиционеров.

Вместе с тем, наличие сложного электронного блока и увеличение количества компонентов схемы приводят к некоторому снижению надежности.

По общему показателю инверторные системы превосходят неинверторные, в среднем, на 25-40%. Однако это справедливо для качественного оборудования известных производителей.

Функциональность

Система управления инверторным кондиционером строится, как правило, на базе микроконтроллера.

Вычислительная мощность современных чипов позволяет не только управлять ключами инвертора, но и реализовать множество дополнительных функций:

• Контроль не только температуры внутри помещений, но и других параметров микроклимата, например, влажности, запыленности.
• Точное измерение параметров наружного воздуха и внесение соответствующих коррекций в режимы работы.
• Определение наличия людей в помещении.
• «Горячий» старт с сохранением настроек после пропадания напряжения.
• Управление воздушным потоком внутри помещений — интенсивностью (за счет регулирования скорости вентиляторов) и направлением (за счет качания жалюзи в вертикальной и горизонтальной плоскости).
• Самодиагностика системы.
• Управление по каналам BlueTooth и/или Wi-Fi и другими функциями IoT («интернета вещей») и «умного дома».

Часто спрашивают

Сложность схемы увеличивает стоимость ремонта. Выгоден ли инверторный кондиционер с этой точки зрения?

Действительно, ремонт инверторного кондиционера обходится значительно дороже обычного, но только в случае выхода из строя инвертора или системы управления. Другие варианты ремонта для неинверторных и инверторных систем обходятся владельцу практически одинаково. Однако следует отметить, что производители дают длительную гарантию на оборудование (как правило, не менее 3-5, а для премиум класса – до 10 и более лет). В течение этого времени покупка инверторной системы окупается уже за счет экономии электроэнергии.

Инверторный кондиционер по стоимости превосходит аналогичные модели обычных. Окупается ли его установка?

Только за счет экономии на электроэнергии выбор в пользу инверторной системы окупается в течение 3-4 лет.

Комплектуются ли инверторами мощные мульти-сплит системы?

Сегодня производители климатической техники предлагают инверторные сплит и мульти-сплит кондиционеры, оборудование промышленного назначения. При этом с ростом мощности выигрыш в энергоэффективности становится еще значительнее.

Наличие инвертора в схеме предполагает дополнительные электрические потери. Так ли велик выигрыш по электроэнергии, как показывают производители?

За счет использования в качестве ключей инвертора современных силовых полевых или IGBT транзисторов, электрические потери на ключах оказываются мизерными (судить о них можно по радиатору, установленному в электронном блоке) на фоне 30-40% экономии электроэнергии для рядовых моделей.

Таким образом, инверторные кондиционеры превосходят классические «On/Off» системы практически по всем показателям. Более высокая стоимость технологичных устройств с лихвой компенсируется выигрышем по надежности энергоэффективности и функциональности.

Видео-обзор сравнения инверторного и не инверторного кондиционеров