태양열 에어컨은 어떻게 작동합니까? PV, DC 인버터 및 하이브리드 전력 설명

태양이 패널에 닿으면 실제로 일어나는 일

태양열 에어컨은 햇빛을 사용하여 냉매를 직접 냉각하지 않으며 작동을 시작하기 위해 배터리 뱅크가 필요하지 않습니다. 이는 광전지 어레이에서 직류를 가져와 이를 가변 속도 압축기 내부의 제어된 회전 운동으로 변환하고 초당 여러 번 해당 동작을 조정하여 냉각 출력이 해당 순간에 사용 가능한 햇빛을 추적하도록 합니다. 컨트롤러, 인버터 브리지, 전자 팽창 밸브 및 실외 팬은 모두 하나의 에너지 전달을 지원하기 위해 존재합니다.

세 가지 사실은 현장에서 관찰하게 될 대부분의 행동을 설명합니다. 첫째, 태양광 모듈은 DC를 생산하고 DC 인버터 압축기는 DC 부하이므로 기존 주전원 장치가 수행하는 중간 변환 단계가 부분적으로 제거됩니다. 둘째, 압축기는 대부분의 전력을 소비하는 유일한 구성 요소입니다. 팬과 제어 보드는 일반적으로 정격 입력의 10% 미만을 사용하므로 압축기 아키텍처가 전체 시스템의 동작을 결정합니다. 셋째, 햇빛은 간헐적이므로 모든 실제 설계에는 보조 전원, 저장 버퍼 또는 구름과 저녁 시간을 연결하는 축열량 전략이 있습니다.

구름이 어레이를 덮으면 PV 출력이 몇 초 안에 60% 이상 떨어질 수 있습니다. 2.8kW의 냉각 용량으로 작동하는 장치는 정격 DC 입력의 40%만 사용할 수 있습니다. 다음에 일어나는 일은 완성된 설계와 실험실 프로토타입을 분리하는 것입니다. 잘 일치하는 컨트롤러는 압축기 주파수를 원활하게 줄여 증발기를 결빙 상태 이상으로 유지하고 저전압으로 인해 작동이 중단되어 다시 시작하는 대신 실내를 편안하게 유지합니다.

실질적인 결과는 태양열 에어컨이 온오프 스위치라기보다는 밝기 조절이 가능한 램프처럼 작동한다는 것입니다. 출력은 최대 전력과 무전력 사이를 전환하는 대신 사용 가능한 에너지에 따라 확장됩니다. 이것이 바로 인버터 제어가 주거용 실외 장치에 내장될 만큼 저렴해지면 이 기술이 실행 가능하게 된 이유입니다.

4단계 전력 경로, 단계별

6kW 옥상 어레이에서 12,000BTU 실내 장치까지 에너지를 따라가며 4개의 개별 단계를 통과합니다. 각 단계에는 고유한 효율성 손실과 고유한 오류 서명이 있으므로 서비스 기술자는 증상만으로 성능이 저하된 단계를 식별할 수 있어야 합니다.

배터리를 사용하는 경우 배터리 위치는 2단계 이후 DC 버스입니다. 배터리를 제거해도 해당 버스를 관리할 필요가 없어지는 것은 아니며, 이것이 바로 배터리가 없는 하이브리드 장치의 컨트롤러가 독립형 전력 시스템의 충전 컨트롤러보다 더 많은 책임을 지는 이유입니다.

DC, AC 및 하이브리드: 세 가지 아키텍처 비교

벽걸이형 배터리 프리 태양광 하이브리드 에어컨 MPPT 부스터와 인버터가 내장된 배터리가 필요 없는 벽걸이형 분할 시스템으로, DC 인버터 냉각 및 난방을 위해 태양광 전력과 그리드 전력을 혼합합니다. 제품보기 →

구매자는 종종 하나의 이름으로 세 가지 다른 제품을 통합합니다. 이는 서로 바꿔 사용할 수 없으며 잘못된 것을 지정하는 것은 이 범주에서 가장 비용이 많이 드는 실수입니다.

하이브리드 ACDC 카테고리는 현재 대부분의 주거용 수요가 있는 곳입니다. 구매자가 실제로 묻는 질문에 답하기 때문입니다. 밤에는 어떤 일이 발생합니까, 아니면 몬순 구름이 있는 일주일 동안은 어떻게 됩니까? 대답은 장치가 기존 인버터 에어컨과 동일한 효율로 주 전원으로 작동한 다음 어레이 전압이 회복되는 순간 태양광 우선 순위로 돌아간다는 것입니다. 수동으로 전환하거나 점유자의 개입이 없습니다.

스위칭 로직은 사양 중에 면밀히 조사할 가치가 있습니다. 견고한 설계는 DC 버스 전압, 어레이 전류 및 압축기 수요를 함께 모니터링한 다음 소스를 혼합할지 아니면 완전히 전환할지 결정합니다. DC가 고정 임계값 아래로 떨어질 때마다 단순히 AC로 떨어지는 장치는 부분적으로 흐린 날 소스 사이를 진동하며 각 전환은 접촉기와 인버터 브리지에 스트레스를 줍니다. 소스 변경 전 히스테리시스 대역과 최소 체류 시간을 문의하세요. 이 두 숫자는 어떤 브로셔 주장보다 장기적인 신뢰성을 더 정확하게 예측하기 때문입니다.

AC 폴백 회로의 크기를 조정하는 것은 간단하지만 종종 무시됩니다. 장치가 주전원의 정격 냉각에서 1.6kW를 소비하는 경우 회로는 하루 동안 태양열 입력으로 인해 가능한 낮은 평균 소비량이 아니라 해당 연속 부하와 시동 허용 오차에 맞게 크기를 조정해야 합니다. "태양이 대부분의 작업을 수행"하기 때문에 AC 피드의 크기를 줄이면 장마철에 성가신 여행이 발생합니다.

압축기가 전체 이야기인 이유

용량이 동일한 두 압축기는 태양광 버스에서 완전히 다르게 작동할 수 있습니다. 차이점은 모터가 구동되는 방식에 있습니다.

기존의 고정 속도 압축기는 라인 전체에서 기동하여 짧은 순간 동안 작동 전류의 5~7배를 끌어옵니다. 단락 전류가 제한된 PV 어레이에서는 돌입으로 인해 버스 전압이 붕괴되고 드라이브가 트립됩니다. 대신 DC 인버터 압축기는 15Hz 근처에서 시작하여 사용 가능한 전력이 허용하는 만큼만 빠르게 상승합니다. 이것은 개선된 내용이 아닙니다. 이는 배터리 없는 태양열 냉각을 가능하게 하는 조건입니다.

제어 방식은 속도 범위의 최저 수준에서 중요합니다. 180도 사인파 정류를 사용하면 각 위상의 전류가 부드러운 정현파를 따르므로 에어 갭 플럭스가 균일하게 회전하고 토크는 각 전기 사이클에서 거의 일정하게 유지됩니다. 이전 120도 구성에서는 전원이 공급되지 않은 위상을 60도 동안 부동 상태로 유지하여 태양광 장치가 작동 수명의 대부분을 소비하는 정확히 20~30Hz에서 진동으로 나타나는 토크 저하를 생성합니다. 진동은 베어링 마모를 가속화하고 튜브 연결부를 느슨하게 하므로 제어 세부 사항은 직접적인 유지 관리 결과를 가져옵니다.

저부하 작동의 현장 측정은 그 점을 보여줍니다. 900W 어레이 출력에서 ​​22Hz로 실행되는 12,000BTU 하이브리드 장치는 주변보다 단 6°C 높은 응축 온도로 약 1.1kW의 냉각을 제공했습니다. 주 전원에서 60Hz로 증가하는 동일한 장치는 주변 온도보다 14°C 높은 응축 온도로 3.4kW 냉각을 제공했습니다. 저속에서 리프트를 낮추는 것은 측정의 요령이 아닙니다. 이는 부하에 맞는 용량에 대한 열역학적 보상입니다.

보호 동작이 그림을 완성합니다. 세 가지 한계가 지배적입니다. 그 이하에서는 드라이브가 변조를 중지하는 최소 DC 버스 전압, 주파수 감소를 강제하는 최대 토출 온도, 압축기가 너무 오랫동안 너무 느리게 작동하는 것을 방지하는 최소 오일 회수 주파수입니다. 잘 설계된 펌웨어는 세 가지 모두의 균형을 유지하므로 동일한 하드웨어라도 제어 로직을 작성한 사람에 따라 부드럽거나 불규칙하게 느껴질 수 있습니다.

크기 조정: 태양열 에어컨에 실제로 필요한 PV의 양

정격 냉각 용량이 아닌 정격 입력 전력으로 시작하세요. 12,000BTU 하이브리드 장치는 일반적으로 정격 조건에서 1.0~1.4kW를 소비합니다. 이를 현실적인 모듈 수율로 나눈 다음 아무도 논의하고 싶지 않은 두 가지 손실, 즉 높은 모듈 온도와 비이상적인 기울기에 대한 마진을 추가합니다.

대부분의 위도에서 실행 가능한 계획 수치는 실제 정오 출력으로 명판 배열 용량의 75~80%입니다. 따라서 1.2kW 부하가 태양 정오 무렵에 최고 속도로 지속적으로 실행되려면 대략 1.5~1.6kWp의 어레이가 필요합니다. 장치가 변조되기 때문에 더 작은 어레이는 하루 중 더 많은 시간 동안 유용한 냉각을 제공합니다.

세 가지 현장 변수는 이 수치를 어떤 사양 시트보다 더 많이 이동시킵니다. 기울기와 방위각이 가장 큽니다. 이상적인 방위각에서 40도 떨어진 지붕은 일일 생산량의 10~15%를 잃을 수 있습니다. 먼지와 오염 비용은 건조한 기후에서 3~8%이며 건설 활동에 가까울수록 훨씬 더 많이 발생합니다. 스트링 길이가 25미터를 초과하면 케이블 및 커넥터 손실이 2~3% 더 추가됩니다.

대부분의 하이브리드 설계에서 주 전원으로 계속 작동하고 30~60W를 소비하는 실내기의 팬을 잊지 마세요. 이는 적은 수이지만 모니터링 대시보드에서 시스템이 "정오에도 그리드 전력을 사용"하는 것으로 나타날 수 있는 이유입니다.

속지 않고 효율성 수치 읽기

흡착 및 건조제 시스템은 전기가 아닌 태양열을 사용하는 완전히 다른 기술이며 별도의 대화에 속합니다. 오늘날 판매되는 제품의 압도적인 대다수는 광기전 증기 압축 장치로, 여느 에어컨과 동일한 기준으로 판단됩니다.

계절별 효율 등급은 1년 전체 날씨를 하나의 숫자로 압축하며 태양광 장치가 작동하는 조건과 정확히 일치하지 않습니다. 온화한 기후의 저장소에서 얻은 높은 계절 등급은 용량 손실과 압축기 전류가 모두 최고조에 달하는 46°C 오후에 대해 거의 알려주지 않습니다.

• 표준 35C 테스트 지점뿐만 아니라 43C 또는 46C에서도 정격 용량을 확인하십시오. 5~10% 정도의 감소는 정상입니다. 25% 감소는 소형 콘덴서를 나타냅니다.
• 부분 부하 시 성능 계수를 비교합니다. 대부분의 태양광 시간은 30~70% 용량 사이에서 사용되므로 최적화할 가치가 있는 작동 영역입니다.
• 냉매를 확인하세요. R32 및 R410A는 벽걸이형 하이브리드 제품을 지배하는 반면, R290은 엄격한 충전 제한이 있는 모노블록 히트 펌프에 나타납니다. 냉매 선택은 효율성뿐만 아니라 서비스 물류 및 향후 가용성에도 영향을 미칩니다.
• 압축기 주파수 범위와 최소 냉각 출력을 문의하십시오. 공칭 전력의 30% 미만으로 내려갈 수 없는 장치는 부하가 적은 오후에 순환하여 태양광 이점을 낭비하게 됩니다.

4가지 설치 프로필과 각각의 요구 사항

가벼운 상업용 태양열 카세트 에어컨 DC 압축기, 4방향 공기 흐름 및 Wi-Fi 모니터링을 갖춘 태양광 및 그리드 전력을 사용하는 가벼운 상업 공간을 위한 천장 장착형 카세트 장치입니다. 제품보기 →

동일한 제품군이라도 설치 위치에 따라 다르게 작동합니다. 이 네 가지 프로필은 제조업체의 기술 데스크에 전달되는 대부분의 문의 사항을 다룹니다.

저온 태양광 하이브리드 AC/DC 에어컨 추운 기후에서 안정적인 난방 및 냉방을 위해 향상된 증기 주입 및 자동 AC/DC 전환 기능을 갖춘 하이브리드 R32 태양광 에어컨입니다. 제품보기 →

우리의 생산 역사를 보면 3세대에서 4세대 태양광 장치로의 전환은 하드웨어보다는 펌웨어 제어로 귀결되었습니다. 2007년 180도 사인파 DC 인버터 컨트롤러 개발을 통해 엔지니어링 팀은 나중에 배터리 버퍼 없이 태양광 입력을 주 전원 공급 장치와 혼합할 수 있는 알고리즘 기반을 확보했습니다. 해당 플랫폼을 기반으로 구축된 장치는 2020년부터 주변 온도가 일반적으로 45C를 초과하는 남아시아, 중동 및 호주 시장을 포함하여 20개 이상의 국가로 배송되었습니다.

이 단계에서 제조 공차가 표시됩니다. 장치 간 인버터 모듈 보정의 2% 차이는 현장에서 눈에 띄게 다른 저조도 동작으로 해석되므로 시뮬레이션된 부분 음영 하에서 최종 라인 테스트가 카탈로그 허용 오차 수치보다 더 중요한 이유입니다. 생산 및 테스트 프로세스에 대한 자세한 내용은 당사에 문서화되어 있습니다. 회사 프로필 페이지 .

실패 모드, 유지 관리 및 비용이 많이 드는 실수

태양열 에어컨은 새로운 방식으로 실패하지 않습니다. 이는 불안정한 DC 입력과 PV 측면을 나중에 고려하는 설치자라는 두 가지 요인으로 인해 가속화되는 일반적인 방식으로 실패합니다.

1. 구름 과도 현상 중 저전압 트립. 일반적으로 구성된 최소 버스 전압에 비해 너무 작은 어레이 또는 전압 강하를 추가하는 소형 DC 케이블로 인해 발생합니다. 해결 방법: 표준 테스트 조건이 아닌 70C 셀 온도에서 스트링 전압을 다시 계산하십시오.
2. 부분적으로 흐린 날에 소스를 자주 전환합니다. 증상은 접촉기 떨림과 짧은 압축기 재시작입니다. 해결 방법: 히스테리시스 대역을 늘리고 컨트롤러 매개변수에서 최소 체류 시간을 적용하십시오.
3. 깨끗한 필터와 정상적인 냉매 충진으로 냉각이 감소됩니다. 종종 더러운 콘덴서와 높은 주변 온도가 결합되어 방전 온도가 감소 임계값을 초과하여 드라이브가 주파수를 제한하는 경우가 많습니다. 해결 방법: 코일 청소 일정 및 팬 블레이드 피치 확인.
4. 낮은 압축기 속도에서 소음이 발생합니다. 잔류 토크 리플로 인한 튜브 진동이나 절연 그로밋이 손실된 장착 브래킷에서 자주 발생합니다. 해결 방법: 제어 방식을 확인하고 파이프 클램프를 검사합니다.
5. 지붕의 조기 커넥터 고장. 이종 금속과 올바른 토크로 압착되지 않은 접합부의 열 순환으로 인해 발생합니다.

태양광 발전 장치의 예방적 유지 관리는 기존 일정에 두 가지 작업을 추가합니다. 어레이 청소는 지역의 오염 조건을 따라야 하며 일반적으로 먼지가 많은 지역에서는 2~4개월에 한 번씩, 온대 지역에서는 빈도가 낮습니다. DC 절연 및 커넥터 토크 점검은 매년 방문하며, 이상적으로는 냉각 시즌 중이 아닌 이전에 수행됩니다.

냉매측 유지보수는 변경되지 않습니다. 과열도와 과냉도를 확인하고, 팽창 밸브가 부하 변화에 반응하는지 확인하고, 추운 날씨 시동 전에 압축기 크랭크케이스 히터가 작동하는지 확인합니다. 태양광 관련 추가 사항 중 하나는 기록된 주파수 데이터를 검토하는 것입니다. 여름 내내 45Hz를 초과하지 않는 압축기는 어레이의 크기가 작거나 스트링의 성능이 저조하다는 것을 의미하며 해당 패턴은 단일 서비스 방문에서 보이지 않습니다.

주문하기 전 사양 체크리스트

16개의 데이터 포인트는 실행 가능한 사양과 희망적인 사양을 구분합니다. "태양 에너지 사용"에 대한 구두 보증에는 엔지니어링 내용이 포함되지 않으므로 서면으로 요청하십시오.

두 개의 상업적 질문이 동일한 목록에 속합니다. 해당 지역의 예비 인버터 모듈과 제어 보드가 어떻게 비축되어 있는지 물어보고 펌웨어 업데이트 경로가 어떤지 물어보십시오. 태양광 에어컨은 냉동제품 못지않게 전력전자 제품이므로 이를 지원 모델에 반영해야 한다.

자주 묻는 질문

태양열 에어컨은 밤에도 작동하나요?

예, 하이브리드 또는 그리드 연결 모델인 경우 가능합니다. 일몰 후 장치는 주 전원 공급 장치를 사용하여 동일한 효율 등급으로 기존 인버터 에어컨과 똑같이 작동합니다. 오프 그리드 DC 모델은 배터리 뱅크가 충전된 동안에만 작동하므로 야간 작동은 에어컨 자체가 아닌 배터리 용량의 기능입니다.

배터리 없이 태양광 에어컨을 가동할 수 있나요?

예. 배터리 없는 작동은 하이브리드 ACDC 장치의 표준 구성입니다. 압축기는 사용 가능한 어레이 전력에 맞게 속도를 조절하며, 주 공급 장치는 부족한 부분을 즉시 충당합니다. 단점은 냉각 출력이 일정하게 유지되기보다는 햇빛을 따른다는 점입니다. 이는 대부분의 주거용 주간 부하에는 허용되지만 상업용 설정에서는 계획해야 합니다.

1.5톤 장치에는 몇 개의 태양광 패널이 필요합니까?

정격 조건에서 약 1.15kW를 소비하는 12,000BTU 하이브리드 장치의 경우 태양 정오의 최고 속도 작동을 위해 1.5kWp 어레이를 계획하거나 가장 더운 시간 동안 감소된 출력을 허용하는 경우 약 1.0kWp를 계획합니다. 일반적으로 4개의 400W 모듈이 첫 번째 케이스를 덮으므로 기울어짐, 오염 및 케이블 손실이 발생할 수 있습니다.

전력망 정전 중에도 에어컨이 계속 작동합니까?

장치가 독립형 DC 모델이거나 하이브리드 설계에 독립적인 AC 출력을 갖춘 전용 단독 운전 모드가 포함된 경우에만 해당됩니다. 표준 하이브리드 장치는 주전원과 동기화되며 AC 폴백 경로에 소스가 없기 때문에 그리드가 사라지면 중지됩니다. 가동 중단 복원력이 필요한 구매자는 해당 요구 사항을 가정하기보다는 명시적으로 지정해야 합니다.

태양열 측에는 어떤 유지 관리가 필요합니까?

일반적으로 먼지가 많은 기후에서 2~4개월에 한 번씩 국지적 오염에 따라 모듈을 청소하고 DC 커넥터, 케이블 글랜드 밀봉 및 부하 시 스트링 전압을 매년 점검합니다. 냉동 측면에서는 코일 청소, 냉매 충전 확인, 전기 연결 토크 점검 등 일반적인 일정을 따릅니다.

태양열 에어컨은 고효율 기존 장치와 비교하여 가치가 있습니까?

비교는 주간 부하 프로필과 요금 구조에 따라 달라집니다. 태양광 장치는 냉각 수요가 강한 복사조도와 일치할 때 프리미엄을 얻습니다. 이는 바로 기존 장치가 가장 높은 그리드 그리기를 부과하는 때입니다. 주간 요금이 높고 냉각 시즌이 긴 시장에서는 일반적으로 투자 회수 기간이 동일한 자본 비용의 배터리 저장 시스템보다 짧으며 배터리 교체 주기를 완전히 방지합니다.

어떤 냉매를 지정해야 합니까?

R32는 지구 온난화 가능성이 낮고 충전 효율이 우수하기 때문에 이제 벽걸이형 하이브리드 장치에 일반적으로 선택됩니다. R410A는 여전히 널리 사용 가능하며 서비스 네트워크에서 잘 이해되고 있습니다. R290은 충전 한도를 준수할 수 있는 모노블록 히트 펌프 제품에 나타납니다. 실제 기준은 현지 서비스 능력입니다. 근처에 아무도 취급할 수 없는 냉매는 책임이 되기 때문입니다.

태양열 에어컨은 태양열 냉각 시스템과 어떻게 비교됩니까?

그것들은 다른 기술입니다. 태양열 냉각은 열 구동 흡수 또는 건조제 공정을 사용하며 일반적으로 상당한 수집 공간이 있는 대규모 상업용 설치에 적합합니다. 태양광 증기 압축 장치는 표준 냉동 구성 요소를 사용하고 주거용으로 사용 가능하며 주 전원으로 원활하게 복귀할 수 있습니다. 500m² 미만의 대부분 건물의 경우 태양광 발전 경로가 설치 및 유지 관리가 더 간단합니다.

약간 흐린 날에는 어떻게 되나요?

어레이 출력은 빠르게 변동하며 압축기는 정지하지 않고 주파수를 조정하여 반응합니다. 잘 조정된 컨트롤러는 히스테리시스를 적용하여 장치가 몇 초마다 전원을 전환하지 않도록 합니다. 관찰 가능한 효과는 어레이의 크기가 정확하고 DC 케이블의 크기가 작지 않은 경우 일련의 종료가 아닌 냉각 출력의 완만한 변화입니다.

태양열 에어컨도 난방을 제공할 수 있나요?

예. 하이브리드 모델은 역주기 열 펌프로 작동하여 갓 시즌에는 난방을 위해 태양 에너지를 끌어오고 겨울에는 주 전력을 사용합니다. 저온 변형은 냉매 주입 및 향상된 제상 제어를 통해 작동 범위를 대략 -15C까지 확장합니다. 이는 동일한 장치를 단일 시즌이 아닌 1년 내내 유용하게 만듭니다.

제품군을 더 자세히 비교하는 독자를 위해 기술 라이브러리에서 다음 내용을 다루고 있습니다. 다양한 태양열 에어컨 유형의 작동 방식 , 창, 카세트 및 다중 분할 구성을 포함합니다.