มอเตอร์เครื่องปรับอากาศประเภทใดที่สอดคล้องกับมาตรฐานการประหยัดพลังงาน?

ข้อกำหนด SEER2 และความหมายต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์เครื่องปรับอากาศ

การอัปเดตมาตรฐาน DOE SEER2 ปี 2023–2024 ส่งผลต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์เครื่องปรับอากาศอย่างไร

เริ่มตั้งแต่เดือนมกราคมปี 2023 กระทรวงพลังงานได้ประกาศมาตรฐาน SEER2 ฉบับใหม้ ซึ่งทดสอบหน่วยปรับอากาศภายใต้สภาวะที่ใกล้ความเป็นจริงที่ผู้ใช้พบในบ้านมากกว่าก่อน ในการทดสอบนี้พิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ความดันคงี่ที่เพิ่มขึ้น และอุณหภูมิภายนอกที่เปลี่ยนแปลงตามช่วงต่างๆ ของปี สิ่งที่หมายสำหรับทุกคนคือ มาตรฐานประสิทธิภาพขั้นพื้นฐานได้เพิ่มขึ้นระหว่าง 8% ถึง 15% ขึ้นตามพื้นที่ที่คนอาศัย และโดยพื้นเป็นการบอกลามอเตอร์ PSC ความเร็ดเดี่ยวรุ่นเก่าที่ไม่มีประสิทธิภาพอีกแล้ว ระบบที่ต้องการปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีความเร็ดตัวแปรแทน นั่นคือมอเตอร์แบบ Electronically Commutated Motors (ECMs) และ Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSMs) ข่าวดีคือ มอเตอร์รุ่นใหม้เหล่านี้สามารถประหยัดพลังงานมากกว่ารุ่นเก่าอย่างใดอย่างหนึ่งตั้งแต่ 30% ถึง 50% เนื่องจากสามารถปรับอัตราการไหลของอากาศตามความต้องจริงของการทำความเย็น แทนจากการทำงานที่ความเร็ดสูงสุดตลอดเวลา สิ่งนี้ช่วยลดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้า ลดความถี่ในการเปิดและปิดระบบ และรักษาประสิทธิภาพการทำงานอย่างมั่นเสมอ แม้ในขณะที่ไม่ทำงานที่ความเร็ดสูงสุด

การแบ่งตามภูมิภาค: เหตุใดการเลือกมอเตอร์เครื่องปรับอากาศแตกต่างระหว่างตลาดทางตอนเหนือและตอนใต้ของสหรัฐอเมริกา

SEER2 บังคับข้อกำหนดประสิทธิภาพตามลักษณะภูมิอากาศ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการเลือกเทคโนโลยียมอเตอร์:

ตลาดทางตอนเหนือมักมีช่วงเวลาทำความเย็นสั้นกว่าและมีความต้องการสูงสุดที่ไม่รุนแรงเท่า ดังนั้นมอเตอร์ ECM ประสิทธิภาพปานกลางจึงสามารถตอบสนองข้อกำหนดด้านกฎระเบียบได้ในขณะที่ยังคงควบคุมต้นทุนเริ่มต้นให้อยู่ในระดับที่สมเหตุสมผลเมื่อเปรียบเทียบกับประสิทธิภาพที่ได้ ส่วนภูมิภาคทางตอนใต้นั้นกลับต่างออกไป อุปกรณ์ในพื้นที่เหล่านี้ทำงานตลอดวงจรอากาศร้อนที่ยาวนาน ทำให้มอเตอร์ PMSM เหมาะสมกว่าเพราะสามารถทนความร้อนได้ดีกว่า (สามารถทำงานได้ที่ประมาณ 158 องศาฟาเรนไฮต์) สร้างแรงบิดได้มากกว่าสำหรับขนาดเดียวกัน และรักษาระดับประสิทธิภาพไว้ได้แม้จะทำงานหนักเป็นเวลานาน การเลือกมอเตอร์จึงควรพิจารณาให้สอดคล้องระหว่างข้อมูลจำเพาะกับสภาพภูมิอากาศจริงในแต่ละพื้นที่ นอกจากนี้ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาในอนาคต การตรวจสอบให้ครอบคลุมทุกข้อตามกฎระเบียบการรับรอง DOE's 10 CFR Part 430 จึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้ที่ต้องการปฏิบัติตามข้อกำหนดอย่างจริงจังในระยะยาว

เทคโนโลยีมอเตอร์เครื่องปรับอากาศประสิทธิภาพสูง: ECMs, PMSMs และความพร้อมด้านกฎระเบียบ

ECM เทียบกับมอเตอร์แบบแม่เหล็กถาวรซิงโครนัส (PMSM): ประสิทธิภาพ ต้นทุน และความเหมาะสมสำหรับการรับรอง DOE

ในระบบ HVAC ที่ทันสมัย´ซึ่งต้องเป็นไปตามมาตรฐานการปฏิบัติ เครื่องควบคุมมอเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ (ECMs) และมอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบซิงโครนัส (PMSMs) ถือเป็นตัวเลือกชั้นยอดสำหรับการทำงานของมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง เทคโนโลยี ECM ทำงานโดยใช้อินเวอร์เตอร์และไมโครโปรเซสเซอร์ในตัวเพื่อแปลงกระแสไฟฟ้า AC เป็นรูปแบบ DC ซึ่งช่วยให้สามารถปรับความเร็วได้อย่างแม่นยำโดยไม่จำเป็นใช้แปรงถ่าน ส่งผลให้มีอัตราประสิทธิภาพประมาณร้อยเปอร์เซ็น 85 ซึ่งดีกว่ามอเตอร์ PSC รุ่นเก่าที่มีประสิทธิภาพประมาณร้อยเปอร์เซ็น 65 อย่างชัดเจน อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารามอเตอร์ PMSMs แล้ว พบว่าเทคโนโลยีนี้ก้าวล้ำขึ้นอีกขั้น มอเตอร์เหล่านี้ใช่แม่เหล็กเนโอไดเมียมที่สามารถให้พลังมากกว่าในพื้นที่ที่เล็กลง ขณะยังคงรักษาอุณหภูมิที่เย็นแม้เมื่อทำงานภายใต้ภาระหนัก และยังคงทำงานได้ดีแม้อุณหภูมิสูง แน่นอนว่า PMSMs มีราคาสูงกว่า ECMs ประมาณ 15 ถึง 20 เปอร์เซ็น แต่หลายสถาน facility พบว่าอายุการใช้งานที่ยาวกว่าและประสิทธิภาพที่น่าเชื่อในสถานที่ที่มอเตอร์ต้องทำงานอย่างต่อเนื่อง ทำให้สามารถชดเชยต้นทุนเพิ่มเติมอย่างรวดเร็ว ทั้งสองตัวเลือกสามารถทำงานร่วมกับข้อบังคับ SEER2 ปัจจุบันที่ระบุใน 10 CFR Part 430 โดยไม่มีปัญหา แต่ PMSMs ให้ผู้ผลิตมีความยืดหยุ่นมากกว่าหากในอนาคตข้อบังคับเข้มงวดขึ้น เนื่องจากความสามารถในการจัดการความร้อนได้ดีและให้ทอร์คที่แข็งแรง

ผลกระทบในโลกความเป็นจริง: การอัพเกรดมอเตอร์เครื่องปรับอากาศช่วยเพิ่มค่า SEER ของระบบได้ถึง 1.5–2.2 จุด

การเปลี่ยนมาใช้มอเตอร์ ECM หรือ PMSM สามารถช่วยเพิ่มคะแนน SEER ของระบบทั้งหมดได้ตั้งแต่ 1.5 ถึงประมาณ 2.2 จุด ซึ่งไม่ใช่แค่การปรับปรุงเล็กน้อยเท่านั้น แต่มันเปลี่ยนแปลงพื้นฐานวิธีที่ระบบโดยรวมจัดการภาระงาน โดยมอเตอร์ความเร็วแปรผันเหล่านี้จะกำจัดการกระตุกการใช้พลังงานครั้งใหญ่ที่เกิดขึ้นเมื่อคอมเพรสเซอร์ความเร็วคงที่เริ่มทำงาน แต่จะปรับการไหลเวียนของอากาศอย่างต่อเนื่องตามความต้องการในแต่ละขณะ พิจารณาดูว่า ระบบส่วนใหญ่ใช้เวลาประมาณ 70% ในการทำงานที่ความจุบางส่วนภายใต้สภาพอากาศปกติของสหรัฐอเมริกา ทำให้ความยืดหยุ่นแบบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพ จากผลการทดสอบภาคสนามที่เราพบ มอเตอร์ที่อัพเกรดแล้วมักนำไปสู่การปรับปรุงประสิทธิภาพ SEER อย่างชัดเจนในติดตั้งต่างๆ

• รักษาระดับการไหลเวียนของอากาศให้เหมาะสมอย่างต่อเนื่องด้วยการส่งมอบแรงบิดที่สม่ำเสมอ ลดการสูญเสียในท่อลม
• ลดการสูญเสียจากการทำงานเปิด-ปิดของคอมเพรสเซอร์ลง 40–60%
• ลดการใช้พลังงานของพัดลมที่เป็นภาระ
  ผลคือการใช้พลังงานรายปีลดลง 18–25% และลดความเครียดจากความร้อนบนชิ้นส่วนต่างๆ ซึ่งช่วยยืดอายการใช้งานของระบบโดยรวม

เหนือ SEER2: การรวมประสิทธิภาพของมอเตอร์เครื่องปรับอากาศกับ EER, HSPF และการปฏิบัติตามข้อกำหนดในระดับระบบ

SEER2 ให้เราได้จุดอ้างอิงพื้นฐานสำหรับประสิทธิภาพการทำความเย็นตามฤดูกาล แต่สิ่งที่สำคัญจริงๆ สำหรับประสิทธิภาพของระบบคือความสามารถของมอเตอร์ในการจัดการทุกสิ่งตั้งแต่ EER ไปจนถึง HSPF เริ่มด้วย EER กันก่อน ซึ่งพิจารณาระดับประสิทธิภาพสูงสุดเมื่่อุณหภูมิภายนอกถึง 95 องศา นั่นคือช่วงเวลาที่มอเตอร์ต้องตอบสนองอย่างเหมาะสม แม้อยู่ภายใต้ความดันคงที่สูงและสภาวะอากาศร้อน เพื่อป้องกันการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างควบคุมไม่ได้ จากนั้นคือ HSPF ที่ตรวจสอบประสิทธิภาพการให้ความร้อนตลอดช่วงฤดูหนาว มอเตอร์ต้องสามารถรักษาการดำเนินงานที่มั่นคงและความเร็วต่ำอย่างต่อเนื่องในช่วงวัฏจักรละน้ำคายน้ำแข็งที่ซับซ้อน และเมื่่อุณหภูมิลดต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง มอเตอร์ที่ดีจริงๆ จะสามารถเพิ่มค่าทั้งสองตัวเลขนี้ เนื่องจากสามารถลดการใช้พลังงานที่สูญเปล่าและรักษาการไหลของอากาศอย่างสม่ำเสมอ ไม่ว่าเผชิ่นสภาวะสุดขั้วใดก็ตาม เราเคยเห็นกรณีที่มอเตอร์ดูดีบนกระดาษในแง่ของค่า SEER2 แต่ล้มเหละในสภาวะความร้อนจริง ไม่สามารถตอบสนองขั้นต่ำของข้อกำหนด EER สิ่งเดียวก็เกิดกับปั๊มความร้อนที่มีคะแนน HSPF ตกลง เนื่องจากมอเตอร์ไม่สามารถควบคุมความเร็วต่ำอย่างสม่ำเสมอ ผู้ผลิตที่ฉลาดรู้เรื่องนี้และทำการทดสอบมอเตอร์ของตนกับทั้งสามมาตรฐาน แทนการเน้นเฉพาะการรับรอง SEER2 เพราะในท้ายท้าย ไม่มีใครต้องการระบบที่ทำงานดีในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ แต่ล้มเหละในช่วงติดตั้งจริง

การเลือกมอเตอร์เครื่องปรับอากาศที่เป็นไปตามข้อกำหนด: รายการตรวจสอบสำหรับการจัดซื้อในรูปแบบธุรกิจต่อธุรกิจ

การตรวจสอบการรับรองตามข้อบังคับ 10 CFR ส่วน 429/430 และรายงานการทดสอบจากหน่วยที่สาม

เมื่อกำหนดมอเตอร์ ต้องแน่ใจว่ามอเตอร์มีการรับรองตามข้อบังคับล่าสุดของ DOE (10 CFR Part 429/430) ที่ยืนยันความสอดคล้องกับข้อกำหนด SEER2 ใหม่ปี 2023-2024 ซึ่งทุกคนพูดถึงอยู่บ่อยครั้ง ควรตรวจสอบเพิ่มเติมจากเอกสารที่ผู้ผลิตส่งมา โดยดูรายงานจากห้องปฏิบัติการอิสระด้วย รายงานเหล่านี้ควรมาจากห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองจาก NVLAP หรือมีใบรับรอง ISO/IEC 17025 สิ่งสำคัญคือรายงานดังกล่าวต้องแสดงผลการวัดประสิทธิภาพจริงที่ตรงตามมาตรฐานสำหรับแต่ละภูมิภาค โดยทั่วไปรัฐทางตอนเหนือต้องการอย่างน้อย 13.4 SEER2 ในขณะที่ทางตอนใต้ที่ระบบแยกส่วน (split systems) นิยมใช้มากกว่า จะมีเกณฑ์สูงกว่าที่ 14.3 SEER2 นอกจากนี้อย่าลืมตรวจสอบวันที่ทำการทดสอบด้วย ห้องปฏิบัติการควรดำเนินการทดสอบนี้ไม่เกิน 18 เดือนที่ผ่านมา เพื่อให้สอดคล้องกับวิธีการทดสอบและข้อกำหนดอุปกรณ์ล่าสุดที่เรามีในปัจจุบัน

ความเข้ากันได้กับ OEM การจัดการความร้อน และความน่าเชื่อถือในระยะยาวสำหรับการประยุกต์ใช้มอเตอร์ความเร็วแปรผัน

ก่อนติดตั้งชิ้นส่วนใหม้ใด ๆ ควรตรวจสอบว่าชิ้นส่วนเหล่านั้นสอดคล้องกับมิติ ความต้องการแรงดันไฟฟ้า และโปรโตคอลการสื่อสารของอุปกรณ์ OEM ที่มีอยู่แล้ว เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาการบูรณาที่น่าหงุดหงิดในอนาคต เมื่อจัดการกับระบบที่ความเร็วแปรผัน ซึ่งมอเตอร์ทำงานในช่วงรอบต่อนาที (RPM) กว้างเป็นระยะเวลานาน ความต้านทานความร้อนจะกลายเป็นสิ่งที่สำคัญอย่างยิ่ง ข้อมูลจำเพาะของมอเตอร์ควรรวมสิ่งต่าง ๆ เช่น ครีบระบายความร้อนที่ดีขึ้น ขดลวดที่ปิดผิวเพื่อป้องกันความเสียหายจากความชื้น หรือความสามารถในการตรวจสอบอุณหภูมิในตัว ตามการวิเคราะห์ข้อมูลภาคสนาม มอเตอร์ที่ไม่สามารถกระจายความร้อนอย่างเหมาะสม มักเกิดความเสียล้มบ่อยขึ้นประมาณ 30% เมื่อเข้าสู่ชั่วโมงการใช้งานประมาณ 15,000 ชั่วโมง สำหรับการติดตั้งในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย เช่น พื้นที่ชายฝั่ง คลังสินค้าที่มีปัญหาฝุ่น หรือสถานที่ที่มีความชื้นบ่อย ควรระบุมอเตอร์ที่มีค่าความคาดหวังอายายการใช้งานอย่างน้อย 100,000 ชั่วโมง และระดับการป้องกัน IP54 อย่างต่ำ ปัจจัยเหล่านี้มีความแตกต่างอย่างแท้จริงในการรักษาประสิทธิภาพการใช้งานในระยะยาว

ส่วน FAQ

มาตรฐาน SEER2 คืออะไร?

มาตรฐาน SEER2 คือเมตริกประสิทธิภาพพลังงานที่ได้รับการปรับปรุงโดยกรมพลังงาน เพื่อสะท้อนสภาวะการปฏิบัติงานในสภาพแวดล้อมจริงของเครื่องปรับอากาศ โดยมีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพพื้นฐานและส่งเสริมเทคโนโลยีมอเตอร์ขั้นสูง

เทคโนโลยีใดที่กำลังแทนที่มอเตอร์ PSC?

มอเตอร์ PSC ถูกแทนที่โดยเทคโนโลยียมอเตอร์ความเร็งแปรผัน เช่น มอเตอร์ที่มีการเหนี่ยวนำอิเล็กทรอนิกส์ (ECMs) และมอเตอร์แบบซิงค์รอนัสแม่เหล постоян (PMSMs) ซึ่งให้การประหยัดพลังงานในระดับสูงกว่า

ทำไมมาตรฐาน SEER2 แตกต่างตามภูมิภาค?

มาตรฐาน SEER2 แตกต่างตามภูมิภาคเพื่อคำนึงถึงความต้องการที่ขึ้นต่อสภาพภูมิอากาศต่างๆ เนื่องจากภูมิภาคต่างๆ มีรูปแบบสภาพอากาศที่แตกต่าง ส่งผลต่อความเข้มของการใช้เครื่องปรับอากาศ ซึ่งจึงมีอิทธิพลต่อการเลือกมอเตอร์

ECMs และ PMSMs เพิ่มประสิทธิภาพอย่างไร?

ECMs และ PMSMs เพิ่มประสิทธิภาพโดยการปรับการไหลของอากาศตามความต้องการในการทำความเย็น ลดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้า และเพิ่มประสิทธิการทำงานของระบบอย่างเหมาะสม แม้ในสภาวะที่ใช้ความเร็งต่ำหรือความจุบางส่วน

ทำไมมอเตอร์ควรสอดคล้องกับ EER และ HSPF พร้อมกับ SEER2?

SEER2 ให้จุดอ้างอิงพื้นฐานสำหรับระบบทำความเย็น ในขณะที่ EER และ HSPF ครอบคลุมประสิทธิภาพสูงสุดและประสิทธิภาพการให้ความร้อนภายใต้สภาวะที่ท้าทาย ซึ่งช่วยมั่นการประเมินประสิทธิภาพของมอเตอร์อย่างครอบคลุม

การรับรองตาม 10 CFR ส่วน 429/430 หมายอะไร?

การรับรองตาม 10 CFR ส่วน 429/430 ยืนยันว่ามอเตอร์สอดคล้องกับข้อบังคับของ DOE โดยรับรองว่ามาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานได้รับปฏิบัติตามจากผลทดสอบในห้องปฏิบัติการที่เป็นอิสระ