新闻稿

制冷、空调和建筑系统的未来

用于高性能风机与鼓风机的高效、紧湊EC电机 全球气候变暖和人口增长带来巨大社会挑战,人类当务之急是降低能耗。据世界卫生组织调查,全球人口增长与耗水量、机动车数量、CO2排放量和用电需求直接相关。在此背景下,为了适应未来大量额外能源需求,“效率”思想具有重大意义。

在制冷、空调和建筑系统领域,风机和鼓风机能通过使用节能驱动装置对此作出巨大贡献。

节能风机对能耗和CO2排放量的影响可以通过一个具体例子说明:制冷、空调和建筑系统通常将异步电机用作驱动装置。交流异步电机直接由交流或三相交流电网供电,所以设计简单紧湊,不需要机械换向器或电子元件为转子供电,牢固又可靠。

但其主要缺点是效率相对较低,在部分负荷范围内尤其不如EC电机,后者运行效率约为70%。无疑,这几乎影响到所有应用的功耗。

一组震撼数据 举个例子,广泛运用的尺寸68 AC电机可以清楚地说明这一点:假设过去五年其平均功耗为150 W,占空比75%,则各风机驱动装置使用的近2500万台此类AC电机总耗电25 TWh(=
25,000,000,000 kWh),而每年产量约为11.5 TWh的内卡维斯特海姆二期核电站,也只占此耗电需求的不到二分之一。换而言之,五年内至少需要两座核电站为制冷、空调和建筑系统风机用AC电机供电。

从“AC”到“EC”——简便替换
未来有必要也能够节约电机耗能。由于新系列EC电机的开发,ebm-papst Mulfingen可以使用相同机械设计的高效EC技术替换传统AC电机。这与替换老式100 W灯泡的过程基本一致,新换的节能灯可安装于原有灯座。EC电机与AC电机机械相容,但前者极其紧湊的设计带来一定技术挑战。

EC电机概念基于永磁励磁同步电机。磁转子与电子方式产生的旋转磁场同步运行,无论电源频率如何,都能达到要求的运行速度。将EC电机需要的电子元件布置到密闭空间需要大量经验和专业知识。除电子元件微型化和优化外,机械相容性同样必不可少,包括使用与AC电机相同类型的安装用法兰,并对电机设计进行整体修改。


良好散热、高度防护及可持续设计 结果非常惊人。新型紧湊EC电机基于成功的外部转子原理,转子围绕内定子旋转。将定子叠片铁芯进行热塑封装,在实践应用中具有大量优点。高级塑性材料电气绝缘性能优异,可以集成滚珠轴承安装。壳壁厚度和空间可调,易于补偿叠片铁芯公差。最后,整个绕组总成用热塑封装。围绕定子的整体转子使用最优气动优化设计。转子进风口确保定子理想散热。结合封装定子的电机IP防护等级较高(IP54)。电子元件密封也发挥着重要作用。与之前使用一个法兰多个O型环的理念不同的是,电子元件外壳使用弹性密封件,确保长效防护。整个电机牢固耐震,同时可靠性佳、使用寿命长。

另外,新型EC电机的设计制造非常注重可持续性和资源保护。很多细节都体现了这一点。例如,使用多功能组件的带压装轴整体转子减少了制造步骤,需要的零件更少。 散热理念和相对较短的铁芯同样有助于减少材料用量,而更少的材料意味着制造时使用的能量也更少。

令人信服的实例。EC电机的能源效率与其他性质有关,对日常运行具有积极影响。比如通过集成电子设备控制速度,可以根据给定要求进行速度匹配。此外,EC电机运行比调速异步电机更加安静,后者采用的三端双向可控硅开关或变频器控制必然会产生噪音。其他优点包括高功率密度、紧湊尺寸和监测功能,随时询问运行数据和状态。


已经实施的大量应用充分证明了制冷、空调和建筑系统将AC电机换为EC电机可实现的环境、经济和实践效益。其中一项应用名为空气幕,由鼓风机形成气流障碍,通常用于分离室内热气和室外冷气。

EC鼓风机效率高,可以按要求调整流速,比如关门时降低流速,在冬夏模式和日夜设置间转换。低噪音水平为又一项优势。

这同样适用于全球制冷系统使用的蒸发器风机,比如冷藏区传热。由于系统以高占空比运行,所以使用EC电机可大幅减少功耗。专门针对此类应用设计的AxiCool系列EC风机具有更多优势:能够承受恶劣的冷藏条件,高电机效率在制冷系统中几乎不产生热量,且可按需求进行调节。外墙通风系统不仅确保必要的空气交换,还能供热制冷,是成功转换为EC电机的另一个例子。其他好处包括按需调节和低速低噪音。风机紧湊设计对于今天的规划要求与简单的即插即用安装一样重要。

减少一座核电站。可能的实例没有穷尽,包括将EC鼓风机装入抽油烟机或干衣机、管道风机、冷冻陈列柜风机及大量其他应用。所有应用从AC电机换为EC电机平均可减少约40%的功耗。回到早先2500万AC电机应用数据例子,现在试想一下:如果把2500台AC电机换为EC电机,同时假设潜在平均节能为40%,则每年可节省近10 TWh。因此,制冷、空调和建筑系统EC风机效率可以关闭一整座核电站,无疑能对降低未来能耗做出贡献。