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變頻、還要更高效能 良峰空調以研發開創領先
文／魏茂國
變頻空調技術，是利用高效元件與運轉控制，以達到節能減碳的需求與過程。成立36年，長期致力於壓縮機研發生產的良峰塑膠機械公司，在自行創新的同時，也和工研院合作開發變頻空調機的系統控制技術，提高技術的自主，更能連結產業鏈，有效提升國內變頻技術水準。
每到炎炎夏日，如何消暑就成了不可免的議題，很多人採取的方法，就是躲在冷氣房裡，免得全身濕濕黏黏的很不舒服。然而，在溫度居高不下時，若是終日開著冷氣，最直接的影響大概就是電費的暴增，並對用電的供給產生極大的負荷；另一方面，為因應節能減碳的趨勢，開發兼具使用便利與節電效益的空調設備，也就成為家電廠商不可少的任務。
在家家戶戶幾乎都裝冷氣的今日，如果能夠多加選用效率更佳、設計更環保的機型，對於整體的節能減碳效益也能有顯著的幫助。像是近年來採用DC（Direct Current，直流）變頻壓縮機的冷氣、電冰箱、洗衣機等家電，由於具有更優異的運轉及節電效益，因而逐漸取代傳統上使用定頻壓縮機的家電用品，也帶動了包括空調產業在內的家電業變革。
持續投入空調技術
目前空調機的重要技術，多是由日本廠商執牛耳，所推出的產品也深受消費者的肯定。不過，國內對於空調機的著力開發，其實也不落人後，藉由關鍵零組件與控制技術的研發，已經顯現足以抗衡的能力。位於土城的良峰塑膠機械公司，便是與工研院合作，引進DC變頻空調機的完整系統控制技術，不只符合國家節能與環保標準，更能提高空調機產業的競爭力。
過去在經濟部能源局的支持下，工研院即進行不少空調機相關技術的研發，像是在壓縮機的機械製造上，就擁有業界領先的技術，後來為提升改善壓縮機的效率，更投入了直流變頻技術。在研發過程中，工研院也著重整合國內的供應鏈廠商，以達到技術自主，以及商品化和降低成本的目標，甚至可以成為國外廠商的零組件供應者，擴大產業效益。
工研院所開發的空調機關鍵技術，主要在於協助瑞智精密公司量產的DC變頻壓縮機，以及與新唐科技公司開發的變頻空調機控制器專用CPU晶片，再來就是與良峰公司合作的系統控制技術。產業上中下游的整合，使得國內廠商能夠完整掌控直流變頻空調機的技術，一起攻占國內外市場。
良峰塑膠機械公司董事長許蒼林表示，在國內的變頻空調市場中，過去多是日本品牌的天下，現在更有中國大陸挾著廣大生產規模的強烈競爭，國內更有許多業者不是轉移至國外生產，就是採用國外進口的零組件；但只有自行投入研發，才能真正達到技術自主的地步，尤其是具有前瞻性的領先技術。
1975年成立的良峰塑膠機械公司，原先是著重在塑膠與橡膠類產品的生產開發，例如電風扇與冷氣等各式風扇葉片，以及一般電風扇等，由於品質優良，還帶動不少日本空調機廠將扇葉由鐵、鋁等材質改為塑膠；後來更先後成立冷氣廠與馬達廠，投入冷氣的生產製造。
突破變頻空調偵測驅動
過去良峰公司在空調機的製造上，雖已達到自行設計的能力，但如壓縮機等關鍵零組件，仍取自Panasonic等國外廠商。經由工研院串連國內空調業者之後，則為完全國產化開啟重要的一道門；光是系統控制器的成本，可減少超過40%。
良峰公司與工研院合作的系統控制技術，是在直流變頻空調機上，進行各種偵測與控制，以達到最好的運轉效率與環境舒適度。工研院綠能與環境研究所副研究員黃致愷解釋，傳統空調機內的定頻馬達只有單一轉速，啟動後當溫度達到設定值，壓縮機就會暫停運轉，是屬於感應馬達的類型，效率相對也較低。
但變頻空調機所使用的永磁同步馬達，則是一種高效率的馬達，由於內部為高溫、高壓的環境，無法將感測零件放入並藉以驅動，因此只能改採無感測（sensorless）的驅動技術，利用電壓、電流等訊號來做估測。而每家廠商都擁有程度不一的估測技術，若是估測驅動技術做得愈好，變頻空調機的效率也就會愈高。
黃致愷表示，無感測驅動技術就好比是矇著眼睛開車，只能靠其它感官來分辨，因此也是變頻空調控制技術中，較難突破的一大關鍵。當變頻空調機透過改變壓縮機頻率的方式，在即將達到設定溫度時，就可降低壓縮機的轉速，減少冷氣輸出的能量，相對上耗電量也會降低，以獲得節能減碳的效果。
就整體變頻空調機而言，除了變頻壓縮機的偵測與驅動外，系統控制技術還針對了室內溫度、冷媒流量與溫度等方面進行偵測，並對風扇馬達、電子膨脹閥、四方閥等各主要元件進行驅動控制；例如冷媒的流量控制得愈精準，室內溫度也就能更加穩定舒適。換句話說，工研院所研發提供的，是整個變頻空調的total solution系統控制技術，甚至還包含了室內機板、遙控器訊號接收、顯示面板等開發；藉由所有元件的偵測與驅動，可提供最佳的運轉搭配及效能。
不斷提升空調效能
許蒼林指出，採用工研院系統控制技術的變頻空調機，也結合了良峰公司在市場上的經驗與觀點，於使用上還創造了兩大特質及優點。一是具有智慧型的自動恆溫功能，只要先設定想要的室內溫度，冷暖兩用的空調機就能根據環境溫度的偵測，判斷應進行冷氣或是暖氣的輸送行程；不像一般的空調機，需要由使用者來做切換，顯得更聰明且更符合使用需求。
另一項傑出的功能，則為因應變頻空調機是由晶片控制，不外乎有可能發生當機的情形；但是當配有工研院所開發的系統控制技術的空調機受到外部干擾，即將當機或已經當機時，空調機即可自動檢測並恢復至原來開機時設定的運轉狀況，也避免對機器本身產生衝擊。
良峰公司也在研發上不斷創新，像是全世界唯一採用90度專利的風道設計，將傳統窗型冷氣機在吸風後，急速轉彎出風並因此造成較大噪音的風阻設計，改為進出風口僅為90度角的機構，所產生的噪音僅約40分貝，比同等級的分離式空調機種更安靜，打破過去窗機噪音較大的印象，而且效率也更好。
許蒼林表示，中國大陸的空調技術源於日本，並且一下子就踏進分離式空調機的市場，缺乏製造窗機的經驗與技術；但是在台灣、菲律賓、香港等地，以及歐美的DIY市場，都還有窗機空調的需求，加上良峰具有獨特的技術，也是他力排眾議，決定重新生產窗機的原因。
以國家所訂定冷氣機EER（Energy Efficiency Ratio，能源效率比）值於民國100年需提高15%，加上同一時間必須改用R401A環保冷媒等要求，都對國內空調業者產生極大的挑戰；但也看得出研發的重要性，更是解決問題、創造機會的契機。
創新研發才是根本
「沒有研發就沒有根，」許蒼林認為，雖然目前中國大陸可以說是最大的空調機生產地，並擁有來自日本的技術，但台灣仍需要開發自主的直流變頻技術；而工研院也還需要有更突破性的做法，包括與企業合作、鼓勵工程師創業等，甚或是未來CO2高效能壓縮機的開發。
黃致愷也說，除了持續提升空調機的效率外，工研院還將投入更多智慧化控制的方法，達到更有效的能源調配，減低耗能較大的情形發生；另外也將利用網路與雲端科技，透過能源資通訊技術（Energy Information and Communication Technology，EICT），致力開發群體空調機的控制技術，讓具有多台空調機的區域，能夠達到更節能省碳的目標。