房慶鈺

摘 要：本文主要從冷凝器積灰、蒸發(fā)器積灰、制冷劑劣化、運(yùn)轉(zhuǎn)部件磨損、外界環(huán)境溫度等影響因素對空調(diào)器長期運(yùn)行性能影響進(jìn)行研究和分析。

關(guān)鍵詞：能效;積灰;磨損;溫度;衰減

1 試驗(yàn)樣機(jī)的選擇及試驗(yàn)方法

根據(jù)《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊》規(guī)定，將我國劃分成5個氣候溫區(qū)，分別是嚴(yán)寒、寒冷、溫和、夏熱冬冷和夏熱冬暖。分別從5個不同溫區(qū)中選擇制冷量大小不同的分體式空調(diào)器，樣機(jī)為用戶家里實(shí)際使用的機(jī)器，選用測試的空調(diào)器為實(shí)際運(yùn)行使用5年以上的機(jī)型。樣機(jī)運(yùn)回后，不要清洗，也不要換制冷劑，進(jìn)行額定制冷測試，測試完畢后，用高壓水槍清洗室外機(jī)冷凝器翅片，重復(fù)進(jìn)行額定制冷測試，然后清洗室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器翅片和濾網(wǎng)，再重復(fù)進(jìn)行額定制冷測試，最后排空空調(diào)器內(nèi)的制冷劑，按照銘牌標(biāo)注的制冷劑量重新灌注制冷劑，再進(jìn)行額定制冷測試。

1）定頻機(jī)測試項(xiàng)目：額定制冷，額定制熱，高溫制冷，低溫制熱

2）變頻機(jī)測試項(xiàng)目;額定制冷，中間制冷，額定制熱，中間制熱，低溫制熱，高溫制冷。

3）測試程序：

實(shí)際使用過的樣機(jī)測試程序必須嚴(yán)格按以下步驟，按a→b→c→d順序進(jìn)行。

a）實(shí)際使用過的樣機(jī)運(yùn)回后，不要清洗，然后測試，測試項(xiàng)目順序：額定制冷—（中間制冷）— 高溫制冷 — 額定制熱 —（中間制熱）— 低溫制熱測試。

b）實(shí)際使用過的樣機(jī)測試后，如有條件實(shí)驗(yàn)室，可在不拆卸樣機(jī)的狀態(tài)下，用高壓水槍清洗室外機(jī)冷凝器翅片，然后再重復(fù)進(jìn)行額定制冷 —（中間制冷）— 高溫制冷 — 額定制熱 —（中間制熱）— 低溫制熱測試。

c）然后再清洗室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器翅片，再重復(fù)進(jìn)行額定制冷 —（中間制冷）—高溫制冷 — 額定制熱 —（中間制熱）— 低溫制熱測試。

d）排空實(shí)際使用過的樣機(jī)的制冷劑，然后按照銘牌上的要求灌注相應(yīng)的制冷劑，再進(jìn)行額定制冷 —（中間制冷）— 高溫制冷 — 額定制熱 —（中間制熱）— 低溫制熱測試。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)重點(diǎn)主要從冷凝器積灰、蒸發(fā)器積灰、制冷劑劣化、運(yùn)轉(zhuǎn)部件磨損、外界環(huán)境溫度等五大影響因素對空調(diào)器長期運(yùn)行性能影響進(jìn)行研究和分析。

2.1 冷凝器積灰對空調(diào)器長期運(yùn)行性能的影響

從用戶回收回來的空調(diào)器不經(jīng)過任何處理，依據(jù)GB/T 7725-2004的測試要求進(jìn)行額定工況下制冷測試，然后用高壓水槍對空調(diào)器室外機(jī)冷凝器翅片進(jìn)行清洗，重復(fù)額定制冷測試。對未清洗狀態(tài)空調(diào)器額定制冷測試結(jié)果與清洗冷凝器翅片后空調(diào)器的額定制冷測試結(jié)果對比可以發(fā)現(xiàn)空調(diào)器的制冷能力與制冷能效比EER隨著換熱器表面灰塵積聚增加而降低，制冷能力的衰減度大約為5%左右，制冷能效比EER的衰減度一般不超過10%，大于對應(yīng)制冷能力的衰減度。由于空調(diào)器冷凝器表面積聚灰塵后，使得冷凝器的傳熱熱阻增大，降低了冷凝器的傳熱系數(shù)，隨著空調(diào)器運(yùn)行時間的增長，冷凝器表面積聚的灰塵增多，進(jìn)而減少了冷凝器與室外空氣的有效換熱面積，導(dǎo)致冷凝器的換熱效果變差，制冷劑經(jīng)過冷凝器后溫度降低幅度縮小，出口溫度升高，制冷劑在冷凝器出口的焓值增大，空調(diào)器的冷凝溫度升高，壓縮機(jī)效率降低，而其他因素基本不變，空調(diào)系統(tǒng)中的制冷劑質(zhì)量流量變動較小，空調(diào)系統(tǒng)的功率增加，單位制冷量減少，所以，能效比EER的衰減率大于制冷能力的衰減率。

2.2 蒸發(fā)器積灰對空調(diào)器長期運(yùn)行性能的影響

清洗完冷凝器翅片的空調(diào)器額定制冷測試結(jié)果與清洗完蒸發(fā)器翅片后空調(diào)器的額定制冷測試結(jié)果對比可以發(fā)現(xiàn)空調(diào)器的制冷能力與制冷能效比EER隨著換蒸發(fā)器表面灰塵積聚增加一般呈衰減趨勢，制冷能力和制冷能效比EER的衰減度一般不超過5%。由于蒸發(fā)器經(jīng)常在濕工況下運(yùn)行，為細(xì)菌、真菌等微生物寄生在蒸發(fā)器表面創(chuàng)造了條件，微生物污垢和灰塵污垢的增加導(dǎo)致蒸發(fā)器換熱器的換熱系數(shù)降低，同時換熱器空氣側(cè)的壓降隨著微生物和灰塵污垢的增加而增大，從而導(dǎo)致空調(diào)器的制冷能力和能效比EER降低。

2.3 制冷劑劣化對空調(diào)器長期運(yùn)行性能的影響

清洗完冷凝器和蒸發(fā)器翅片的空調(diào)器額定制冷測試結(jié)果與重新灌注制冷劑后空調(diào)器的額定制冷測試結(jié)果對比可以發(fā)現(xiàn)隨著空調(diào)長時間運(yùn)行后，制冷劑對空調(diào)器的制冷能力和制冷能效比EER也有較大影響，空調(diào)器長時間的運(yùn)行，制冷劑的劣化使得空調(diào)器的制冷能力和制冷能效比EER降低。由于空調(diào)器實(shí)際使用過程中，空調(diào)制冷系統(tǒng)中除了含有制冷劑外，還含有潤滑油，隨著空調(diào)器的長時間運(yùn)行，制冷劑和潤滑油混合可能存在于制冷循環(huán)系統(tǒng)中，而潤滑油易于在換熱器中滯留，形成換熱管內(nèi)壁的油膜熱阻，是傳熱惡化，使得熱交換能力下降。同時，制冷劑和潤滑油的混合流動液體在粘度、密度和表面張力等物性方面的變化造成空調(diào)器換熱管內(nèi)的換熱和流動狀態(tài)發(fā)生變化，從而造成空調(diào)器的制冷能力降低。

2.4 運(yùn)轉(zhuǎn)部件磨損對空調(diào)器長期運(yùn)行性能的影響

運(yùn)轉(zhuǎn)部件的磨損通常包括空調(diào)器的不停開停機(jī)和持續(xù)長久運(yùn)行對空調(diào)的壓縮機(jī)、四通閥、制冷循環(huán)管路系統(tǒng)等部件的損害，通過空調(diào)器重新灌注制冷劑后的額定制冷工況測試結(jié)果與銘牌標(biāo)示的額定制冷工況值對比可以發(fā)現(xiàn)空調(diào)器的制冷能力和能效比EER對著空調(diào)器長期運(yùn)行時間的增加呈現(xiàn)衰減趨勢。隨著空調(diào)器開停機(jī)次數(shù)的增加，空調(diào)器蒸發(fā)器側(cè)的換熱系數(shù)降低。蒸發(fā)器側(cè)換熱系數(shù)的降低，使得制冷劑與室內(nèi)空氣的換熱量減少，從而導(dǎo)致空調(diào)器的制冷量降低。一般常用的空調(diào)器采用的壓縮機(jī)為活塞式壓縮機(jī)，空調(diào)器長期運(yùn)行，壓縮機(jī)往復(fù)次數(shù)的頻繁增加可能對壓縮機(jī)的余隙容積、進(jìn)排氣閥造成的損失，使得活塞式壓縮機(jī)的性能系數(shù)降低，從而造成制冷能力的下降。另一方面，空調(diào)器的長期運(yùn)行，使得空調(diào)器制冷循環(huán)系統(tǒng)管內(nèi)的傳熱熱阻增大，從而降低換熱器的換熱系數(shù)，導(dǎo)致空調(diào)器的制冷能力降低。

2.5 外界環(huán)境溫度對空調(diào)器長期運(yùn)行性能的影響

依照GB/T 7725-2004的規(guī)定要求，采用空氣焓值法對8種不同型號冷暖型房間空調(diào)器各1臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，空調(diào)器性能測試的工況：空調(diào)器設(shè)定風(fēng)速為高風(fēng)，溫度設(shè)置到最低溫度，室內(nèi)溫度工況維持在27/19℃，室外溫度工況為2組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中：2組室外溫度工況為（干球溫度35/40℃，濕球溫度24/32℃）?？梢园l(fā)現(xiàn)在制冷狀態(tài)下，不同機(jī)型的制冷能力和能效比EER都隨室外溫度的升高而降低，且變化趨勢大致相同，空調(diào)器能效比EER的衰減率大于其制冷量的衰減率，但空調(diào)器制冷量的衰減率一般不超過8%，能效比EER的衰減率一般不超過15%。

由于實(shí)驗(yàn)用的空調(diào)器室外機(jī)都是風(fēng)冷冷卻式，室內(nèi)溫度維持穩(wěn)定，其他因素不變時，隨著室外空氣溫度的上升，空調(diào)器的冷凝溫度升高，使得壓縮機(jī)的壓縮比增加幅度較大，壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)、指示效率、摩擦效率均降低。而其他因素基本不變，制冷劑的質(zhì)量流量無較大程度的改變，但壓縮機(jī)效率降低，因此單位質(zhì)量流量制冷消耗功率增大，空調(diào)系統(tǒng)功率增加;由于制冷劑在冷凝器出口的焓值增大，所以單位制冷量減少。結(jié)果是空調(diào)器的制冷量減少，消耗功率增加，能效比大幅度下降。

3 結(jié)語

通過結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)家用空調(diào)器產(chǎn)品分布及國內(nèi)消費(fèi)者的使用習(xí)慣和趨勢，明確影響房間空調(diào)器長效節(jié)能的因素，并對其進(jìn)行定量分析，從而對家用空調(diào)器產(chǎn)品的能效評價方式作進(jìn)一步深入探討，為確定更加合理的能效評價體系打下堅(jiān)實(shí)的理論與試驗(yàn)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]魯亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調(diào)（第二版）[M].中國建筑工業(yè)出版社，2007.293-295.