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1、家用空调制冷原理图浅谈家用空调制冷系统的优化设计 摘要：结合实际工作经验和最新的能效比优化项目标实施过程，本文讨论怎样经过制冷系统的优化设计来达成提升家用空调器能效比的目标,优化过程采取试验手段，能够有效提升空调器的能效比,降低制造成本,达成高效节能的目标,增强产品的竞争力。关键词：空调器；制冷；设计；程序伴随GB12021.322021房间空气调整器能效限定值及能源效率等级标准的正式实施，提升家用空调器能效比成为各空调器生产企业所面临的头等大事。在当今竞争剧烈的市场中能否生产出低成本、高能效比的空调器关系到企业的生死存亡。本文依据制冷系统各组成部分之间的相互关系，对技术参数进行调整，最终确定
2、制冷系统的优化配置参数，从而达成提升能效比的目标。一、制冷系统优化设计概念1、定义在产品设计过程中，对于结构型式和很多参数的定性或定量取值问题，能够有多个处理方案，不过，最终付诸生产的方案只有一个。显然,这是设计过程中得到的最优方案，确定此方案的过程通常称为优化。家用空调器设计的优化结果通常表示为较低的生产成本、较低的噪音、较高的能效比、更紧凑的外形尺寸等等，显而易见,优化的结果是企业能够预期的最好技术和经济效益。2、任务产品结构型式确定以后，优化设计所包括的很多参数实际上已经确定，比如,室内外机组的外型尺寸等。需要进行优化的参数是压缩机、换热器、风扇电机转速、毛细管和制冷剂充注量等参数。优化
3、过程将使得这些参数能够达成安全性、舒适性和经济性等要求，产品含有预期市场竞争力的目标。制冷系统优化的详细任务就是确定各型号整机的一系列技术指标，即具体的技术规范。确定各关键部件的有待深入明确的技术参数，包含：压缩机型号：冷凝器、蒸发器的步骤和结构参数，如分路方案、制冷剂的流向、传热管的直径、内壁结构、翅片的片型、片距和翅片表面的物理化学性能等：循环风量，如风机叶轮的几何参数,电机的功率、转速等：节流装置，如毛细管的直径、长度和数量和部署等：制冷剂充注量等。显然，优化过程的目标就是尽可能避免系统的资源被其它指标以不合理的裕度形式占用而造成浪费，尽可能把全部可用的资源用于提升目标对应的指标,使有限
4、资源得到充足利用。二、制冷系统优化设计程序1、室内、外侧循环风量在制冷系统运行条件下，依据整机设计规范的噪声要求调整室内、外风机转速。考虑到噪声指标的裕度，比较合理的方法是将室内、外机组噪声调整到低于设计规范1dB(A)时的室内、外风机转速为最高运行转速，并确定在此运行条件下的循环风量为极限循环风量。2、蒸发器蒸发器由铝翅片和铜管组成。翅片通常有桥片和波纹片两种(见图1)，翅片的厚度控制在0.0950.1mm比较经济，桥片的换热能力比波纹片的高10%15%，同时为预防制冷运行时翅片上积聚过多的冷凝水而影响蒸发器的换热能力，所以蒸发器的翅片表面应覆上一层亲水膜。铜管有光管和内螺纹管两种，外径均为
5、7mm。内螺纹管的换热能力比光管的高10%15%。所以，为提升机组的能效比，应采取由桥片和内螺纹管组成的蒸发器，这么可使蒸发器的换热能力提升30%左右。确定蒸发器的结构后再对其实际换热能力进行测量，在额定制冷运行状态下，室内侧循环风量为极限循环风量，调整系统内部参数达成：蒸发器中部的制冷剂温度为10；蒸发器出口处的气态制冷剂温度约为10；蒸发器入口处的液态制冷剂温度约为10。测量得到的制冷量即为蒸发器的最大换热量，同时也能够依据此时压缩机的实际排气量得到对应于压缩机额定制冷运行条件下的排气量。3、冷凝器冷凝器也是由铝翅片和铜管组成。因为冷凝器在实际使用时处于室外，轻易积灰，造成冷凝器换热能力下
6、降，所以翅片应选择不易积灰的波纹片，而且每片之间的距离不应小于1.4mm。铜管应选择9mm的内螺纹铜管，确保冷凝器的换热能力最大，并使机组制冷系统处于最好状态。现在有些厂家为节省成本，冷凝器采取7mm的内螺纹铜管，增加冷凝器的冷凝压力，使冷凝器传热能力减小，从而使机组的制冷量降低，为填补这一不足，厂家往往采取功率较大的压缩机，这么就出现了“大马拉小车”的情况，使机组的功耗增加，大大降低能效比，经常无法达成国家新推出的相关能效比的强制实施标准GB12021.322021房间空气调整器能效限定值及能源效率等级的要求。在额定制冷运行状态下测量冷凝器换热能力，室外侧循环风量为极限循环风量，调整系统内部
7、参数达成：冷凝器中部的制冷剂温度为54；冷凝器出口处的液态制冷剂温度为49；冷凝器入口处的气态制冷剂温度为64。此时冷凝器处于额定制冷运行条件下最大换热能力状态，能够测量到压缩机的实际排气量，从而得到对应于压缩机额定制冷运行条件下的排气量。比较所测得的蒸发器换热能力和冷凝器换热能力，分别得到两个对应的压缩机额定制冷运行条件。4、压缩机压缩机的性能对整机起决定性作用，家用空调器通常采取滚动转子式压缩机，有定频和变频两种。压缩机的额定制冷量应比整机的额定制冷量高200300W为宜。因为压缩机的额定制冷量选得太大,对应的功耗也会增大,整机能效比将降低。压缩机的额定制冷量选得太小,因为制冷系统存在一定
8、的冷量损失，将造成整机冷量减小，达不到设计要求。其次,压缩机的能效比也是至关主要的参数，能效比高的压缩机和能效比低的压缩机相比，在制冷量相等的情况下，前者的功耗比后者要小，有利于整机能效比的提升，但能效比高的压缩机价格通常也高，兼顾性能和成本的要求，选取能效比在之间的压缩机比较适宜。第三，在多种运行工况下，不管是额定工况还是极限工况,压缩机的运行条件全部不应超出压缩机规格书所给出的范围。下的排气量，取最小值，即为该空调器许可配置运行的最大规格压缩机的排气量。5、毛细管对于家用空调器的制冷系统而言，毛细管规格的选择关键是考虑系统的可靠性和工艺性。内径较大的毛细管不易被混入制冷剂中的杂物颗粒堵塞，
9、而稍长部分毛细管的工艺性好部分,而且性能偏差小部分，因此,提议内径1.2mm，长度400mm。热泵系统使用的辅助毛细管，可调整为内径1.2mm,长度160mm。考虑到双毛细管并联的节流装置对制冷负荷改变的适应能力更强部分，因此,部分规格较大的机型经常采取双毛细管并联作为主节流装置，而和热泵系统对应的辅助节流装置则仍采取单根毛细管。6、管路系统制冷系统的管道管径确实定关键取决于许可压降和流速的限制，提议控制范围以下：对于排气管，要求其压力降0.04MPa，流速控制在1020m/s的范围：对于输液管，要求流速控制在0.51.25m/s的范围；对于吸气管，要求其压力降0.02MPa，流速控制在716
10、m/s的范围。考虑到回气过程中必需确保润滑油顺利返回压缩机，要求吸气管中向上流动的管段的流速必需6m/s，以使得把油滴稳定地挟带在气流中，避免异常滞流情况发生。对应地，换热器内的流动过程也有类似情况，因此其步骤部署也要求尽可能满足这一条件。多年来，部分企业较多使用直径偏小的低压管路，这么有利于降低材料成本，同时轻易取得良好的减振、降噪作用，不过，由此造成制冷剂沿程阻力增大，使得系统的制冷量和能效比指标显著降低，因此,必需慎重处理。三、结束语总而言之，在剧烈的市场竞争中,是否能够生产出高能效比、成本低廉的空调器关系到企业的整体竞争力乃至生死存亡。经过上述家用空调制冷系统的优化设计,不但能够有效提升空调器的能效比,而且能合理地利用资源,降低制造成本,达成高效节能的目标,增强产品的竞争力。注：本文中所包括到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
