幹貨較多，為了節省小夥伴們的時間，還是先說結論：
耗電量多少取決於很多因素，例如墻體保溫，外界氣溫，新風風量，空調能效比等等。
維持其他條件不變，變頻空調比定頻空調省電許多，因為空調在實際執行中長期處於中低頻，而熱泵的原理決定了空調在低頻下能效比會極大的提高。
以成都夏天的氣候，普通保溫，較大新風量，一晚（晚11點至次日早晨7點，共8個小時）只消耗一度電是很常見的情況。
結合夜間峰谷電優惠，抵消三檔電價，電費按0.5元/度計算，一晚耗電約五毛錢～
如果再加上空調折舊費，空調壽命按10年計，每年開180天，共1800天，空調售價按2400元計，那麽一天就是1.33元的樣子，一晚約0.45元，加上電費，就是1元左右～
然後可以開始正文了
首先，雖然是老生常談了，但是還是用空調原理來開頭，因為不懂這個的話，下面的具體分析和計算就更不好理解了~ 熟悉制冷迴圈的大佬可以直接跳過了~
空調執行的是一個經典的逆卡農迴圈，由於物質的沸點通常與壓力成正比，透過控制壓力的變化使制冷劑在不同溫度下進行氣液相變達到從低溫搬運熱量到高溫的目的。詳細迴圈如下圖：
（圖片來自百度）
壓縮機：它吸入低溫低壓瓦斯，擠壓瓦斯，對瓦斯做功，使其往高壓區移動，瓦斯壓力升高。假設壓縮機不與外界熱交換，據熱力學第一定律，內能增加等於傳熱和做功的和，這裏沒有傳熱，但是有做功，因此內能增加，溫度升高。因此壓縮機輸出高溫高壓瓦斯。
冷凝（換熱）器：在高壓下，瓦斯沸點升高，高於外界溫度，高溫高壓瓦斯流經冷凝器時與外界空氣換熱，空氣溫度升高，氣態制冷劑溫度降至沸點，並被進一步冷凝成液體。冷凝器輸出中溫高壓液體。
膨脹器：膨脹器消耗高壓液體的壓力，使其減壓，液體壓力突降，沸點降低，部份液體氣化，氣化帶走熱量使系統降溫，直至溫度降低至該壓力下對應的沸點。膨脹器輸出低溫低壓氣液混合物。
蒸發（換熱）器：室內空氣的溫度高於膨脹器輸出的氣液混合物沸點，室內空氣透過蒸發器加熱氣液混合物，使其完全蒸發為瓦斯，室內空氣降溫。蒸發器輸出低溫低壓瓦斯。低溫低壓瓦斯又被壓縮機吸入，完成一個迴圈。
這個迴圈在各個貼文裏已經出現無數次了，耳朵都聽出繭了，這次我們來看看怎麽把數據帶進迴圈裏面，模擬實際工作時的空調狀態和能耗情況。
保持我們要討論先假設的習慣，先來最簡單的理想狀態，假設條件走起來：
1. 壓縮機為等熵壓縮機，效率100%
2. 忽略管路和換熱器阻力
3. 膨脹器為可逆等熵膨脹機（此處與家用空調差別較大，家用的均為不可逆等焓膨脹）
4. 除蒸發器與冷凝器外其余部件均不與外界發生熱交換
5. 冷凝器剛好將氣態制冷劑全部冷凝，制冷劑在冷凝器出口溫度等於外界空氣溫度，為35℃
6. 蒸發器剛好將液態制冷劑全部蒸發，制冷劑在蒸發器出口溫度等於室內空氣溫度，為25℃
以上就構成了一個完美的逆卡農迴圈，可以用理想卡農迴圈效率公式來計算：
Tc – 蒸發溫度，單位K
Th – 冷凝溫度，單位K
計算可得理想效率為29.815，就是說，2500w制冷量（約等於1匹空調）在完美狀態下，只需要消耗84w電力，基本和一個大風扇差不多，可以說相當因吹斯聽了。
從這個公式也可以看到，理想效率只和蒸發溫度與冷凝溫度有關，蒸發溫度越低，蒸發冷凝溫差越大，效率越低。如果空調在極端寒冷氣候條件下制熱，我們重新設定假設5和6，來看看效率如何變化：
· 冷凝器剛好將氣態制冷劑全部冷凝，制冷劑在冷凝器出口溫度等於室內空氣溫度，為25℃
· 蒸發器剛好將液態制冷劑全部蒸發，制冷劑在蒸發器出口溫度等於外界空氣溫度，為-30℃
計算可得，制冷理想效率為4.42，加熱效率是5.42，對比常用的制冷工況，極端寒冷的情況下制熱對空調是非常不友好了，假如我們需要2500w制熱量，即使在完美狀態下，也需要消耗461w電力，比起小溫差制冷工況，耗電多了5倍多，效率降低了82%，可以說打擊非常慘烈了…
所以那些號稱零下三十度不衰減的空調... 你就問他們是不是想挑戰熱二定律
因此，對於理想情況，我們可以得出結論，控制冷凝器和蒸發器的溫度對空調的能效比（省電效果）有決定性影響。
講完了理想，我們來談一談現實
那麽，空調是怎麽控制冷凝器和蒸發器溫度的呢？我們就需要脫離理想，進入現實了，我們重新設定一下假設，讓它稍微接近實際情況一些：
1. 壓縮機等熵壓縮效率80%
2. 忽略管路和換熱器阻力
3. 膨脹器為等焓節流膨脹
4. 除蒸發器與冷凝器外其余部件均不與外界發生熱交換
5. 參與換熱的空氣為幹空氣，即濕度為0%
6. 蒸發器剛好將液態制冷劑全部蒸發
7. 室內溫度均設定為25°C設定三種外界溫度：1.極端高溫40°C 2.普通高溫35°C 3.有點熱30°C
8. 采用R32作為制冷劑
9. 冷凝器空氣流量設定為1200立方/小時，蒸發器空氣流量設定為600立方/小時
10. 制冷功率設定為2500w
這裏面就涉及到了壓縮機，換熱器能力和制冷劑性質的計算，想要在一篇貼文裏講清楚是不現實的，而且寫了也不會有人看，看了也會有99%表示不懂（其實就是懶）… 腫麽辦呢？上ASPEN唄，ASPEN是一款化工流程模擬軟體，有非常強大的物質熱力學資料庫，可計算混合物和純凈物的性質，工藝裝置模型齊全（包含壓縮機，水泵，管道，蒸餾塔，換熱器，反應器等等），能自動計算流程的物料和能量平衡，基礎套用可模擬工廠的穩態執行，高級套用可以模擬動態系統，自控模擬，自建模型，經濟因素也可以寫進模型，無論是設計新工藝流程，還是已有工藝的參數最佳化，都是一把好手。對於制冷迴圈這個只有四個裝置，兩三種物質的簡單流程來說，有點殺雞用牛刀的感覺了，但是建好模型，直接出結果，爽歪歪~
搞化工的小夥伴對ASPEN應該非常熟悉了，但是制冷行業的研發和設計人員如有需要可以登陸他家官網了解詳情。
廢話不多說，先來試試定頻空調，不過在開始之前，還要專門給定頻空調加上一些條件：
1. 為使定頻空調在高溫模式下可以正常制冷，設客製冷劑在冷凝器出口溫度為50°C，由此可知壓縮機出口壓力為31.44bar
2. 為使定頻空調可以在室內正常制冷，設客製冷劑在蒸發器出口溫度為10°C，由此可知膨脹閥出口壓力為11.057bar
3. 由於沒有壓縮機的效能曲線，又有定頻空調的壓縮機轉速是定值，且空調壓縮機多為容積式，因此作簡化處理，設定頻機的壓縮比為定值，其值為31.44/12.795=2.843
把這些條件放進模型，我們就可以進行運算了，第一步先模擬極端高溫制冷情況，室外空氣溫度為40°C。ASPEN運算結果如下圖：
名稱解釋：
C1 - 壓縮機
COND - 冷凝器
V1 - 膨脹器
VAP - 蒸發器
結果顯示，需要約40kg/h的制冷劑在管道裏迴圈，壓縮機消耗功率0.61kw，室外空氣從40度升至48.25度，室內空氣出風溫度12.39度。ASPEN簡單逆流換熱器模擬給出冷凝器換熱面積為0.53949平方米，蒸發器換熱面積為0.42799平方米。我們最關心的制冷效率，用蒸發器換熱量2.5kw除以壓縮機消耗功率0.61kw，得4.1。
由於空調換熱面積一旦固定很難改變，所以將極端制冷情況算出換熱器面積帶入普通制冷（室外溫度35°C）進行計算，得出結果如下圖：
蒸發器換熱量還是2.5kw，壓縮機功率降低至0.52kw，但是蒸發器無法將制冷劑完全蒸發。由於家用空調的壓縮機通常不耐受液體，在進入壓縮機之前會有氣液分離器將液體和瓦斯分開，只留瓦斯在迴圈內。但是我們的壓縮機是一個容積壓縮機，轉速不變時，總是會在單位時間內輸送同等體積的瓦斯，現在由於汽化不完全，瓦斯變少了，送走的體積卻是一樣的，密度和壓力就肯定減小了。因此，重新做一次模擬，調低膨脹器出口壓力，使蒸發器剛剛將制冷劑全部蒸發，獲得結果如下圖：
膨脹閥壓差為19.08bar，與40°C工況時的20.38bar相差不大，流速變化不大，因此為簡便計算，此處忽略壓力和密度變化對流量造成的影響。
可以看到壓縮機功率依然是0.61kw，但是制冷量上漲到2.8634kw，效率4.69，比極端高溫工況高了一丟丟…
按照同樣的思路，計算30°C工況定頻空調的效率：
制冷量提高到3kw，壓縮機功率基本維持0.61kw，熱泵效率提高到4.92。
三種工況，定頻空調計算所得效率在4.1至4.9之間，在優勢工況下，定頻空調提升有限。
接下來我們計算變頻空調，由於變頻空調可以調整壓縮機轉速，所以壓縮機出口的壓力可以按需求進行控制，由於制冷劑沸點與壓力有一一對應關系，因此可以調整制冷劑沸點和流量，使其在冷凝器內剛剛完成冷凝，因此我們可以做以下假設：
1. 換熱器換熱面積同定頻機，冷凝器換熱面積為0.53949平方米，蒸發器換熱面積為0.42799平方米
2. 冷凝器剛好將氣態制冷劑全部冷凝
3. 制冷劑流量可以任意變化
4. 膨脹壓力保持在11.057bar
5. 變頻器效率為100%
6. 壓縮機等熵壓縮效率為定值80%
極端高溫制冷先走一個：
毫不不意外，與定頻的情況幾乎完全一樣，因為所有條件都和定頻時保持一致，微小差別可能是設定換熱器面積時精度不夠造成的。計算出制冷效率為4.1。
然後計算室外35°C時的制冷情況：
透過調整壓力和流量，使冷凝器出口溫度最小並剛剛好完成冷凝，計算得制冷量為1.0241kw，效率為1.0241/0.1625=6.3，比相同工況下的定頻多了34%，但是功率低很多。也就是說，外界溫度為35°C時，如果一個房間需要200kwh的冷量，定頻空調需要耗費200/4.717=42.4度電，變頻空調只需要200/6.3=31.7度電，省電約25%。
我們再對外界溫度為30°C時跑一個模擬，結果如圖：
制冷量為1.0596，壓縮機功率0.1338，制冷效率為7.92，高出35°C工況1.62，省電20%；高出40°C工況3.82，省電48%。
在這個模擬中我們只最佳化了冷凝器溫度，實際上可以看到蒸發器出口的制冷劑溫度過熱程度很高，沒有發揮出最佳效果，如果我們調整蒸發器溫度讓它剛剛能蒸發效果如何呢？一言不合那就跑個模擬唄，以30°C工況為基礎，模擬結果如下：
能效比提高到了驚人的13.9，高出30°C普通工況6，省電43%；高出35°C普通工況7.6，省電55%；高出40°C高溫工況9.8，省電70%...
至此，我們已經討論了熱泵的效率，但是決定空調整體效率的還有壓縮機的效率。理論上它的效率在額客製冷工況下最高，無論壓縮機減速或加速偏離額定轉速，它的效率都會降低。如果綜合熱泵效率來看，整機效率隨壓縮機功率的曲線類似下面這張圖：
亂畫的看個意思
可以看到整機效率有一個最高值，所以在轉速過低時，能效比會降低，因此雖然在低功率運轉時理論上熱泵的效率達到最高，但如果細看空調說明書的話，空調的最低制冷/熱的能效比通常會比額定工況還要低很多。
因此，從原理上講變頻空調是可以省電的，但是它與執行時的參數和壓縮機低轉速下的效能關系密切，一台空調如何在不同的工況下調整至最佳狀態就比較考驗廠家的水平胡良心了。
控制程式和其系統如果能根據換熱條件調整出最佳換熱狀態，那就會比同等硬體的定頻省電，如果控制程式不給力，制冷劑溫度不能在最佳狀態執行，那省電效果就會打折扣，如果控制程式給力，但是關鍵動作機構，壓縮機和膨脹閥配合不給力，那有可能給出完全相反的效果… 當然，如果廠家願意，也可以透過程式故意把節能效果變差，等到國家標準提高，或是等競爭對手給自己造成威脅時再提高，還有可能給同品牌的換殼高價商品讓路… 所以理論上是省的，實際省不省，以及省多少，還要看廠家良心…
---------------省不省電最關鍵的是看能不能值回票價---------------
燃鵝，你們以為這就完了麽？討論節能卻不討論經濟效益，這個討論就是大忽悠！如果節能省下的費用不能在使用壽命內賺回當初購買時的差價，那這個節能就是失敗的。所以需要綜合分析售價和節能效果來對比看看哪些是真節能，哪些是「失敗」的節能。
我們在網上看空調時，能夠輕松找到的資料是能效標識圖，我嘗試過搜能效測試的報告，但是幾乎沒有…建議國家的相關部門能在能效標識網公布測試時的報告，方便小夥伴們查閱。
既然講到能效標，那必然要講一講能效標裏的能效測試方法。
對於定頻機型，能效比的測試是人為制造一個固定溫濕度環境，測試空調在額定功率下的能效比。制冷時，室外溫度35°C濕度40.28%，室內27°C濕度46.94%的環境；制熱時，則是室外溫度7°C濕度86.82%，室內20°C濕度58.92%。
對於變頻機型，同樣是人為制造一個固定溫濕度環境測能效比，但是功率設定分別為額客製冷功率，中間制冷/熱功率（大約為額定的一半），額客製熱，以及低溫制熱。除低溫制熱外，溫濕度設定與定頻機一樣。低溫制熱設定室外溫度2°C濕度83.84%，室內20°C濕度58.92%。
這個設定與我們前面的模擬計算略有區別，不過沒關系，模型是現成的，參數改一改，看看在同樣條件下，我們這台模擬的空調有什麽表現。
先把相對濕度換算成絕對濕度，如下表：
把對應的空氣參數輸入ASPEN，計算制冷效果：
定頻能效比：4.74
變頻能效比：5.538
同樣的配置，額定工況下，變頻能效比較定頻略有提高，增幅約17%。
中間制冷效果：
因為環境條件不變的情況下，定頻機只能透過開關電源來調節負荷，能效比沒有變化，所以定頻機不需要計算，能效比依然是4.74。
變頻能效比：9.51
在中間制冷工況下，變頻機遙遙領先定頻機，能效比增幅達100.6%，翻了一倍…
對於制熱工況同理，變頻機在中間工況，能效比會漲很多。
因此，對於變頻空調，需要使用APF（全年能源效率）來判斷其全年綜合能效比。
其計算方法是用不同工況下測得的能效比，乘以規定的全年執行時間百分比。具體百分比如下表：
以工程狗正在使用的一台掛機為例，根據說明書整理出各個工況下的能效比：
中間制冷和中間制熱的能效比分別達到了5.6和5.4，而額客製熱只有3.6，額客製冷只有4.4；在中間工況下工作要比額定工況省電20%以上。
實際上中間工況還不是能效比的最高點，繼續降頻能效比還會繼續提高，更加省電。
但是使用空調，省電不是目的，最終的目標是要用的舒適，在舒適度上，變頻空調比定頻空調有質的飛越：
1. 定頻空調需要頻繁啟停來維持低耗能時的室溫，因此造成忽高忽低的噪音，是人耳比較敏感的一種變化，你的耳朵能敏銳的捕捉到這種變化，然後讓你清醒起來… 建議定頻空調以後的設計中，到達設定溫度後，即使壓縮機停機，風機也不要停，即可改善這種體驗。
2. 定頻空調使用頻繁啟停維持溫度的方法會造成溫度波動較大，啟動時吹出的風很涼，之後又無風，然後再吹很涼的風，如此反復，在這樣的空間裏生活體驗自然不佳，容易生病。
因此，以1匹機型為例，即使預算有限，也應該優先考慮廉價的3級變頻空調（1500-2000元），特別是差價不大（200-300元）的時候，基本是可以值回票價的，白撿一個變頻的舒適性。今年各家幾乎都把變頻一級能效，甚至超一級能效也做到了2000檔，而且老款經常有活動，1699元買1.5P一級能效，怎麽都值回票價了，因此定頻的存在越發沒有必要了。
文末小彩蛋
講了這麽多理論，能不能有個實測？
工程狗的空調這段幾乎24小時都開著，溫度設定25°C。
每天耗電2.X至3.X度，含白天能效較高的情況，每8小時耗電也僅有1度電。
所以一個保溫正常，新風風量正常，安裝沒有問題的一級能效空調，夏天一晚消耗一度電是常規表現，既不值得誇耀，也不應該貶低~
