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如何亲手做一台高能效比的直流驻车空调

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发表于 2020-4-22 20:08 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
随着房车产业的兴起,房车空调这块蛋糕招来各路神仙大显神通,纷纷推出自己的产品,就连行业老大格力都掺乎进来。除了传统的房车空调厂商,生产直流电动空调的厂商也开始崭露头角。
目前直流电动空调的应用领域主要集中在货车这一块,而且面市后很快就普及了。货车空间小,还有地方挂外机,而且货车司机开原车空调的成本太高,在南方没有空调会死人的,这也是为什么直流电动空调受货车司机亲睐的原因。但直流电动空调在房车上的应用还比较少见,主要原因还是用户对直流电动空调的性能不信任。确实,直流驻车空调这个行业比较混乱,没有国家强制标准,很难判断产品的品质。
目前的直流电动空调都是通用型,就是一个外机加一个内机的形式与家用空调相同,没有针对某型车的专用产品,价格也参差不齐。便宜的一千多,贵的上万的都有,作为一般的消费者没有能力和条件去判断好坏,又没有值得信赖的大品牌厂家,最后还是选择成熟的交流空调踏实,直流电动空调只有个别改装厂和个人用户在用。那么直流电动空调到底适不适合房车?答案是肯定的。但是你要会判断产品品质。下面我来教大家自己动手做一台符合你的房车的专用型驻车空调,在这个过程中你就知道怎么选择产品,做个明白的消费者。
自己攒驻车空调没有不可逾越的技术鸿沟,所有零件可以买到,不用焊接,只要你有基本的电工知识即可。首先选择一台高效的压缩机是关键。怎么判断压缩机的优劣?普通消费者购买压缩机的途径一般是某宝,卖家没有一个不说自己的宝贝好的,能效比动则3-4,你问他是不是直流变频的,没有一个不说不是的。你问他有没有国家空调质量检测中心的检测报告,他要么拿一堆参数甚至连他自己都看不懂的计算公式忽悠你,要么说有生产厂家自己的检测报告。空调检测制冷量,必须是蒸发器和冷凝器同时测制冷量和排热量取中间值除耗电量,才能得出准确的EER,而且还分额定工况和最佳工况。一套检测设备动则十几万,没有检测设备你就没法开发产品,所以只能模仿不可能超越,格力为什么是行业老大,不仅仅是人才多,他们的实验室也是最多的。就像造飞机,没有风洞怎么造?小厂家是无法承担这些测试设备的。众所周知直流电是没有频率的,你问卖家直流电动压缩机怎么变频,有人甚至大言不惭的说控制器把直流电变交流电变频,我简直惊掉下巴,认知被从新刷新。你以为三相无刷电机就是三相交流电?那是U、V、W三个相位,汽车发电机才是三相交流的,通过几个二极管整流成12v直流输出。我还是来讲讲直流变频这个词是怎么来的。
自从变频空调诞生以来,其优越的性能迅速被市场认可。但是生产成本很高,因为变频器在当时很贵,所以有的厂家就生产出直流压缩机,用PWM来控制压缩机转速,以此来降低生产成本,美其名曰直流变频。随着电子工业的进步变频器成本也下来了,现在民用空调领域没什么人生产直流压缩机了,但直流变频这个名词却被汽车电动空调压缩机厂家继承了下来。好比李嘉诚这个王八卵发明了住房公摊面积,现在香港都不用了国内却一直在用一个道理。直流空调压缩机采用的都是三相无刷电机,其工作原理类似于异步电机,采用星三角启动。异步电机主要应用在数控机床、机器人、直线电动导轨包括你家的喷墨打印机上,特点是可调速好控制。那么是不是采用直流无刷电机的电动空调压缩机都可以调速呢?你家有电动自行车吗?电动自行车控制器上是不是有三根霍尔控制线,你百度下“霍尔”这个关键词,无一例外的全是卖传感器的。如果没有三根霍尔线反馈速度信号,控制器怎么对电机进行调速?调情还差不多。



这种压缩机电源接口只有U、V、W三个相位,没有霍尔控制线接口,显然是不能调速的。直流空调压缩机控制器一般有三组线束,见下图;


U、V、W电机启动线一组,粗线。4根细线一组,两根是控制器电源,一根是压缩机启动控制,一根是故障信号。还有一组电源线接电瓶。那么有没有可调速的直流压缩机?市场上很少,你也别买,买了你也不会用。这种压缩机至少6根控制线。见下图;


两根控制器电源,两根状态信号反馈,两根控制电机转速,通过10K电阻调节转速,两根线接通压缩机启动进入最大转速,电阻越大速度越慢,断开后停机。并且这种压缩机带有8种状态显示,方便排除故障。见下图;


高端的可调速直流涡旋压缩机都是生产空调厂家用,某宝可没有。厂家要开发单片机控制它,芯片中还要写入电子膨胀阀的驱动程序,与压缩机吸排气温度关联。我买东西不是在某宝而是去展会,人家一看你是行家又有测试设备就不敢跟你胡说八道了,就像瘾君子能买到粉你买不到一个道理。所以,对于个人用户来说无法判断压缩机性能优劣,但你至少要知道什么压缩机能用什么不能用。
像上面的那两款压缩机,就是直流涡旋式压缩机,一种是控制器与压缩机分开的,一种是一体式的。分体的好处是控制器坏了好换,一体的好处是体积小,像这种压缩机,见下图;


贴着直流变频的大标签,转子式的,就是把民用空调压缩机的电机换成直流的,卧式的则改变了润滑油的管路。要知道效率最低的空调压缩机是活塞式的,普遍用在汽车上,转子式压缩机曾经是冰箱和空调的主流,现如今涡旋式压缩机的性能秒杀转子式,转子式压缩机即使被吹出花来也难敌涡旋式压缩机的效率,难道开发涡旋压缩机的工程师是傻子吗?比涡旋压缩机效率还高的是螺杆式、离心式,不过那是应用在中央空调领域。这种低端的转子式压缩机地球上你也找不到一台能调速的。如果工作电压是12v的,这种压缩机能效比不可能超过二,超过了我把它吃了,而且是切成片蘸芥末吃。所以,只要是涡旋式的、工作电压大于等于24v的压缩机都可以用,当然工作电压越高效率越高,这就是国家电网为什么非要搞特高压的原因。
压缩机选好了咱们来配置空调系统总成。选择冷凝器的时候推荐类似于这样的冷凝器,见下图;


这个冷凝器自带干燥瓶,如果不带干燥瓶你就要外接一个干燥瓶,就要多做一节管,多一个漏点。很多冷凝器都自带干燥瓶,可接口是专用的,不像这个,4分进3分出。买一个尺寸合适的吹风型的风扇,再买一个有刷电机调速器,把风机速度调下来,这样即节能噪音又低。汽车冷凝器自然散热面都大,就像冰箱,没风扇散热不也一样制冷,最后冷凝器表面再用百叶做保护。

最后咱们来选择蒸发器,冷凝器可以选大点的,因为134A是低压制冷剂,不会产生高压上不去的问题,而蒸发器要选择换热量与压缩机匹配的。比如404蒸发器,这是一种通用型蒸发器,适合排量15cc-25cc的压缩机。分明装带开关型,暗装开关外置型,和冷暖两用型,见下图;


如果你想省事买第一种,开关在面板上。看第二张图上的控制开关,左边的是控制风量,中间的红线是电源线,还有一根绿线是汽车压缩机电磁离合器吸合线,开机会输出一个12v/24v信号,你可以拿它控制电动压缩机启停,但压缩机停了风机不停,有点费电。右边的是温控开关,调冷量的,但只能通过测管温的方式控制压缩机启停,控制环境温度只能靠皮肤。但你可以把它改成电子温控来控制环境温度。暗装的可以装在吊顶里像中央空调一样档次高,而且改温度控制器方便。第三张图是冷暖型,带热水盘管,需要接到汽车内循环冷却水管路上,驻车时想制热装一台尾巴私通的驻车燃油加热器就可以。你说我想利用原车后空调的蒸发器,跟前空调气体管路断开,用电动压缩机带,让它独立工作行不行?如果是全顺依维柯这个级别的车告诉你不行,一体式的压缩机开机15分钟就会热保护,分体式的压缩机30分钟烧掉。一般分体式压缩机厂家都会给你一个90度的常闭温控开关保护压缩机,你自己串在启动控制线上来防止压缩机过热。全顺这个级别的车分客版和货版,货版不带后空调。不知道你们买车看不看说明书,这类车空调制冷量都在10KW左右,原装的后蒸发器换热量不会低于5KW,会导致压缩机回气温度过高,小马拉大车拉不动。这是依维柯的后空调蒸发器,7000w换热量;


有一种300v的压缩机可以带动;



看看这种压缩机配套的转向阀,莫非你想拉着半吨电池跑?但是如果是GL8或金杯阁瑞斯这个级别的商务车,可以用小排量的电动压缩机带后空调,再换个电子温控开关就可以实现独立工作。如果你想用冷暖型,又做的高大上,用这个温控器,见下图;


这个温控器是液晶触摸屏的,它可以直接控制蒸发器风机的三个转速,可全自动控制风速,也可手动控制风速调节冷量,压缩机停风机停。制冷时会给压缩机一个12v/24v信号,制热时也会输出一个信号给燃油加热器。
一切零件准备就绪,咱们开始组装它。压缩机和冷凝器都可以固定在底盘,最大的噪音源用底盘来隔绝。在固定压缩机时,最好做个外壳保护它,铝制的压缩机没钢制的坚固,飞溅起来的石头子就可能打坏它。一般一体式的压缩机高度加上减震垫在18cm,压缩机排气的压板接头一定要用这种侧出气的,如果用上出气的,会极大的增加压缩机的高度。因为你要挂底盘,压缩机离地距离越高越好。见下图;


安装好压板接头后,做四根胶管,一根4分的短管,用来连接压缩机排气和压力传感器,压力传感器和温控开关一起串在启动控制线上,这样,你的压缩机就有了高低压和过热保护。为什么要装压力传感器呢?防止气体泄漏或堵塞。一般气体泄漏问题都是出在接口上,堵塞要么你管路没清理干净,要么就是你的空调管质量太次,被制冷剂腐蚀后杂质堵在了膨胀阀。见下图;


一根4分的长管,用来连接传感器和冷凝器,一根3分的管,用来连接冷凝器和蒸发器。一根5分的管,用来连接蒸发器和压缩机回气。空调系统的控制我就不指导了,因为我不知道你用什么压缩机控制器和温控器。但一定要有有刷电机调速器这一环节,夜间使用,把冷凝风机转速降下来,冷凝风机20多w的功率空调就已经很凉了,你市场上买的通用型直流驻车空调,因为体积的限制冷凝器都很小,全靠风机强排,又费电又吵。
这样一来,一台专用的驻车空调制作完毕,所有配件都是成熟的通用产品,只要你用排量18cc以上的压缩机,2000w左右的冷量基本可以满足所有的B、C型房车夜间使用。当然也有更大排量的直流压缩机,可满足白天宅在车里的需求,不过我觉得这段时光要么在景区,要么在去景区的路上。不算安装费这套系统要花掉你2000多大洋。你问这个空调系统行车时能不能用?只要你的备用电池组容量够完全没问题,跑高速时甚至可以关掉冷凝风机,这样更省电。也许你目前最关心的就是这台空调的能效比了。前面说过,直流驻车空调行业没有国家强制标准,厂家不比产品质量性能比谁会吹牛逼,反正吹牛也不上税。目前直流驻车空调产品做的最好的能效比可达2.5,不可调速的也就2-2.2左右的样子,12v工作电压的压缩机全在2以下,电池很诚实的。你看某大品牌的卡车空调;号称能效比2.7,还算靠谱,不过我还是持怀疑态度,除非他们自己开发了能效更高的压缩机,你看它也没贴国家认可的能效标识,数据还不是自己说了算。


按照民用建筑设计规范,普通住宅每平米设计冷负荷90w。白天大太阳底下车壳把热量都吸收了,估计要按每平米300w设计,而夜间就跟住宅没有区别了,就房车那么点空间,500w冷量就够你老老实实睡觉了,除非你还有其它事要做。
我公开了直流驻车空调的真实数据是不是觉得直流驻车空调能效比太低?我给你算比账。直流空调2500w冷量耗电1000瓦(能效比2.5),一级能效一匹变频空调2500w冷量耗电736瓦(能效比3.4),逆变器至少烧掉100多瓦的电,加起来900w。而且逆变器是负荷越低越费电。就好比你每天吃6个馒头,你不干活了是不是就可以不吃了,那你得吃10个,闲饥难忍啊。其实家用空调和品质好的直流空调一晚最多差1度电左右,那还得看工况,而且用直流空调你还省台逆变器。置顶式空调跟直流空调比能效上没有一点优势,对于B型房车来说,直流空调还是有一定的优势的。现在你敢不敢自己动手攒一台专为你车打造的直流驻车空调呢?
说到这里大家应该对直流驻车空调有一定认识了吧,不管直流空调还是交流空调,适合你的就是最好的,有人追求高能效,有人追求制冷效果好的,有人追求可靠性,有人追求体积小不占空间,还有人追求无损安装。如果想自己攒,买不到的零件我可以提供帮助。实操过程中遇到问题我给你指点,最后希望你选到对的产品。

艳茶
2020/4/22

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发表于 2020-4-23 02:23 来自手机 | 只看该作者
牛逼普拉斯,顶顶顶

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发表于 2020-4-23 03:47 | 只看该作者
虽然我似懂非懂,很喜欢楼主这种可以指点迷津的热心人。顶起来。

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 楼主| 发表于 2020-4-23 07:35 | 只看该作者
 



这回明白直流无刷电机怎么工作了吧

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发表于 2020-4-23 09:42 | 只看该作者
高人呀,惹得我又换车改装的冲动了,你要负责。

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发表于 2020-4-23 12:54 | 只看该作者
真是牛人啊,房加空调自己制造。

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感谢楼主的技术普及。

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发表于 2020-4-23 21:36 | 只看该作者

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 楼主| 发表于 2020-4-23 22:21 | 只看该作者
qgyniqqq 发表于 2020-4-23 12:54
真是牛人啊,房加空调自己制造。

谈不上牛人,在你所处的行业,我也是个小白而已

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发表于 2020-4-24 08:54 | 只看该作者
顶楼主,但楼主严重低估了家用变频空调的性能,比如我车上的空调,额定功率565w,制冷量2550,你也知道,当变频空调半功率运行时效率最高,按国内测试的大品牌空调,最高能效比大于7,所以实际能效比大于7,因为我空调标称能效比是5.85,比一级能效空调标准高1,我车上的空调一般在200w左右工作,低于150w会停机,实际使用情况是晚上车内车外十度温差,平均功耗不到100w,基本上等于燃油加热器的耗电量。

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发表于 2020-4-24 08:55 | 只看该作者
调,额定功率565w,制冷量2550,你也知道,当变频空调半功率运行时效率最高,按国内测试的大品牌空调,最高能效比大于7,所以实际能效比大于7,因为我空调标称能效比是5.85,比一级能效空调标准高1,我车上的空调一般在200w左右工作,低于150w会停机,实际使用情况是晚上车内车外十度温差,平均功耗不到100w,基本上等于燃油加热器的耗电量。

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发表于 2020-4-24 09:34 | 只看该作者
楼主是个专业达人啊!不过这个弄法可能不适合绝大多数普通用户吧?因为普通用户绝大多数没这个自己攒的能力,而请人定制,也需要持续的质保和技术支持服务。

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发表于 2020-4-24 09:46 | 只看该作者
补充,以上100w功耗指冬天制热,制冷会因为人体散发热量,耗电量会大一些
Even

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发表于 2020-4-24 11:40 | 只看该作者
忘记咪咪 发表于 2020-4-24 08:54
顶楼主,但楼主严重低估了家用变频空调的性能,比如我车上的空调,额定功率565w,制冷量2550,你也知道,当 ...

首先顶楼主,花了这么多篇幅个大家做科普辛苦了。
咪咪哥说得对,有空间绝对是家用变频空调优势大,R410能效比轻松就能过5,而R134能碰到4已经是极限了。
另外楼主说的直流无刷电机不能用来描述直流变频电机,前者利用霍尔元件检测转子位置使得控制电路换向,从而取代了电刷整流子,从原理上来说依然是个直流电机;而后者完全没有霍尔元件或其他传感器检测转子位置,是直流电源通过控制器产生频率可变的三相交流电,从而产生转速可控旋转磁场驱动永磁转子,从原理上来说就是个交流同步电机。

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 楼主| 发表于 2020-4-24 12:46 | 只看该作者
忘记咪咪 发表于 2020-4-24 08:55
调,额定功率565w,制冷量2550,你也知道,当变频空调半功率运行时效率最高,按国内测试的大品牌空调,最高 ...

国家只承认额定工况下的能效比,什么叫额定工况?规定的环境温度下,最佳工况都是厂家的宣传,我把冷凝器放冷库里,能效比达10你信吗?正常情况下的最佳工况在什么时机出现?比如下雨天,我在南方测试空调发现比北方效果还好,因为南方湿度大,冷凝器和空气与空气中的水分子可进行全热交换,北方湿度小,只能进行显热交换。变频空调半负荷效率高,因为压缩机转速开始追踪房间的温度,就省去了压缩机频繁启动以及蒸发风机的无功功耗。你追求高能效,是放弃了空间和无损安装做为先决条件,再省电也就1块电瓶的事。所以我就说,每个人追求不同决定了你选择的产品不同。

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发表于 2020-4-24 17:17 | 只看该作者
厉害,这才是行家,学习了
Even

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发表于 2020-4-24 19:13 来自手机 | 只看该作者
忘记咪咪 发表于 2020-4-24 08:55
调,额定功率565w,制冷量2550,你也知道,当变频空调半功率运行时效率最高,按国内测试的大品牌空调,最高 ...

至于半功率效率最高绝对同意,我就是用一整套制冷功率1800w的东西,自己写代码把制冷范围控制在400-1000w,这才使得能效比能到达4了,偶尔救急也把最大制冷功率限制在1400以内,但是能效比就急剧降低至3左右了,正因为这样才能避免楼主提到的回气温度过高引起压缩机过热问题。

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 楼主| 发表于 2020-4-24 20:25 | 只看该作者
快乐滴小鸟 发表于 2020-4-24 11:40
首先顶楼主,花了这么多篇幅个大家做科普辛苦了。
咪咪哥说得对,有空间绝对是家用变频空调优势大,R410 ...

就像我帖子里说的那样,直流变频就是个伪名词。如你所说直流电源通过控制器产生频率可变的三相交流电,这种控制器过去没有,现在没有,永远不可能出现。交流变直流一个十几块钱的整流桥就可以搞定,直流逆变成三相交流再变频那成本,直流无刷霍尔电机无论是低速下的扭矩还是效率都不输交流变频电机,成本低廉,谁还会去舍近求远?找台你所说的直流变频控制器,拿个万用表秒懂的事何必讨论这个话题。关于你所说的134A能到4并不代表采用134A的压缩机EER就能到4.汽车机械式压缩机压力更大,换制冷剂效率就能上来吗?410和134两种制冷剂的传递效率在额定工况下是一样的,就好比汽油车和柴油车,不拉东西时油耗是一样的。当压缩机的机械性能被压榨干净后,工程师就用沸点更高的高压制冷剂410,来获得更高的换热效率以此提高能效比,这时柴油车的优势就体现出来了。EER不是算出来的是测出来的,好的直流空调没有想的那么差,交流变频空调也没有厂家吹的那么神,选择驻车空调的时候,都有取舍的。
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