1、小型家用空調(diào)器小型家用空調(diào)器低溫制熱效果的改善方法低溫制熱效果的改善方法一個世界一個家演講人：王飛演講人：王飛海爾集團(tuán)海爾集團(tuán)青島海爾空調(diào)器有限總公司青島海爾空調(diào)器有限總公司2013.092013.09一個世界一個家低溫制熱的改善方法一.技術(shù)背景二.低溫制熱性能分析三.低溫制熱效果的改善方法1.設(shè)計選型階段的改善方法2.開機(jī)階段的改善方法3.運(yùn)行階段的改善方法4.除霜階段的改善方法一個世界一個家一.技術(shù)背景 隨著人們生活水平的提高，空調(diào)器越來越多地進(jìn)入普通百姓家。人們對空調(diào)器的要求也越來越高。節(jié)能、舒適、強(qiáng)勁成為空調(diào)器的基本功能。節(jié)能節(jié)能舒適舒適強(qiáng)勁強(qiáng)勁 空調(diào)器冬天制熱不強(qiáng)勁，效果不良好，嚴(yán)重

2、影響了用戶的舒適度。這個問題也逐漸成為社會不良反饋的頭等問題。 因此如何提升低溫環(huán)境下的制熱量及出風(fēng)溫度，從而達(dá)到良好的制熱效果，提升用戶口碑，成為設(shè)計開發(fā)空調(diào)產(chǎn)品的一個重點(diǎn)、難點(diǎn)問題。一個世界一個家二.低溫制熱性能分析 低溫制熱指，室外機(jī)所處環(huán)境在2以下時空調(diào)器運(yùn)行制熱，國標(biāo)GB/T 7725規(guī)定制熱低溫工況是室內(nèi)側(cè)20/-(干/濕球)、室外側(cè)2/1(干/濕球)。 目前為了完成高能效的指標(biāo)，一般在選型壓縮機(jī)時使用相對小的排量，進(jìn)一步帶來了制熱能力的降低。從以下數(shù)據(jù)來看，壓縮機(jī)排量的降低帶來了制熱3-8%的下降，影響了制熱的使用效果。規(guī)格參數(shù)一般能效空調(diào)高能效空調(diào)對比分析定頻1.5P壁掛機(jī)額定

3、制冷量3500W3500W額定制熱量衰減：-3.9%；低溫制熱量衰減：-7.1%EER3.0 W/W3.4 W/W壓縮機(jī)排量24 cc/rev20cc/rev額定制熱量4000W3850W低溫制熱量2640W2464W定頻3 P立式柜機(jī)額定制冷量7200W7200W額定制熱量衰減：-3.8%；低溫制熱量衰減：-6.8%EER2.8 W/W3.2 W/W壓縮機(jī)排量46cc/rev41cc/rev額定制熱量8300W8000W低溫制熱量5727W5360W一個世界一個家二.低溫制熱性能分析 目前國家提倡高效節(jié)能，且對1、2級空調(diào)進(jìn)行節(jié)能補(bǔ)貼，從而導(dǎo)致目前市場主力在推廣1、2級的高效節(jié)能變頻空調(diào)。而

4、1、2級變頻機(jī)型，參與控制量很多，且大多使用電子膨脹閥控制節(jié)流，就要求各種控制必須協(xié)調(diào)統(tǒng)一，否則就容易出現(xiàn)控制參數(shù)不合理而導(dǎo)致空調(diào)效果差的不良情況發(fā)生。規(guī)格參數(shù)過熱度-2過熱度-3備注 變頻1.5P壁掛機(jī)排氣溫度8056制熱，低溫工況，過熱度=回氣溫度-室外機(jī)CON中部溫度低溫制熱量3300W2860W運(yùn)行周期的平均出風(fēng)溫度3834變頻2P壁掛機(jī)排氣溫度8562低溫制熱量4484W4012W運(yùn)行周期的平均出風(fēng)溫度4037 以上只是簡單舉例說明，還有很多因素會導(dǎo)致空調(diào)在低溫工況下制熱效果差，如何進(jìn)行有效控制和設(shè)計優(yōu)化來提升空調(diào)低溫制熱效果，成為目前階段設(shè)計空調(diào)器的重要課題。一個世界一個家三.低溫

5、制熱效果的改善方法1. 1. 設(shè)計選型階段的改善方法設(shè)計選型階段的改善方法 壓縮機(jī)選型，在保證能效的情況下盡量使用排量較大的壓縮機(jī)，壓縮機(jī)排量大小、運(yùn)行頻率是決定制熱能力的重要因素。壓縮機(jī)排量增大一般會帶來能效上的降低，壓縮機(jī)能效的提升，可以使用更高效的稀土磁石，展開式集中卷，提升制造精度，改進(jìn)生產(chǎn)工藝等措施進(jìn)行優(yōu)化提高。 提升低溫下的壓縮機(jī)頻率，增加冷媒循環(huán)量來達(dá)到制熱效果的改善，但會帶來噪音的增大，此問題也是用戶非常關(guān)注的。可以采用優(yōu)化壓縮機(jī)排氣結(jié)構(gòu)，減少氣流脈動；優(yōu)化壓縮機(jī)平衡結(jié)構(gòu)，改善動、靜平衡；優(yōu)化壓縮機(jī)底腳采用圓周焊焊接方式來提升穩(wěn)定性；降低壓縮機(jī)重心，抬升壓縮機(jī)底腳高度，改善缸體

6、振動等方法，改善高頻下的噪音。一個世界一個家三.低溫制熱效果的改善方法 可以采用低溫噴氣增焓系統(tǒng)，如下圖所示，在回路中增加汽液分離器，經(jīng)過初步節(jié)流產(chǎn)生的汽態(tài)制冷劑通過毛細(xì)管直接回壓縮機(jī)，以提高壓縮機(jī)的冷媒流量與排氣壓力，充分發(fā)揮壓縮機(jī)的壓縮能力，尤其是低溫條件下改進(jìn)更為明顯；此技術(shù)同時對于蒸發(fā)側(cè)可以提高兩相制冷劑的干度，提高蒸發(fā)器換熱能力，對于冷凝側(cè)可以減少氣相換熱區(qū)的長度，增加兩相換熱面積，提高冷凝器換熱效率。但低溫增焓需要增焓壓機(jī)、儲液器、旁通的截止閥等部件，成本會有所提升，生產(chǎn)制造工藝也相對復(fù)雜。一個世界一個家三.低溫制熱效果的改善方法 冷凝器的設(shè)計，可以選用平板或波紋翅片，增加片距，來

7、延緩結(jié)霜時間，有效提升低溫制熱量。規(guī)格參數(shù)裂隙型翅片平板型翅片波紋型翅片備注定頻1 . 5 P 壁掛機(jī)額定制冷量3550W3488W3505W樣機(jī)只冷凝器翅片形式不同，冷凝器片距1.4mmEER3.35 W/W3.26 W/W3.29 W/W低溫制熱量2469W2542W2554W低溫制熱運(yùn)行時間55min72min76min一個世界一個家三.低溫制熱效果的改善方法 關(guān)于分流器，盡量不采用壓降型的分流器，壓降型分流器相應(yīng)的渦流噪音大、壓力降大、且一致性較差，會導(dǎo)致冷凝器分流不均、結(jié)霜不均、結(jié)霜快等不良現(xiàn)象。最好選用能夠?qū)崿F(xiàn)霧狀分流的文丘里式分液器，如圖5所示，制冷劑從截面A進(jìn)入后，先輕微收縮到

8、B使流速提高壓力降低，再減速擴(kuò)壓到C，管內(nèi)收縮與擴(kuò)張段采用平滑過渡，整個流動過程中不發(fā)生紊流，所以壓力損失小。但內(nèi)部流道的型線加工困難，成本較高。一個世界一個家三.低溫制熱效果的改善方法 關(guān)于流路的設(shè)計，液態(tài)冷媒在銅管壁上會形成液膜，會阻礙氣態(tài)冷媒和其他液體冷媒與管壁的接觸，從而降低了冷凝器的換熱效率。內(nèi)螺紋發(fā)卡管的螺紋壁不僅增加了擾流，還將液態(tài)冷媒沉入螺紋壁中而增加了氣態(tài)冷媒與銅管壁的接觸，極大提升了換熱效率。一般，“制冷向下流，制熱向上走”的分流方式會提高換熱效率，如下測試數(shù)據(jù)。規(guī)格參數(shù)A方案B方案C方案定頻1.5P掛機(jī)額定制冷量3570W3556W3498WEER3.39 W/W3.32

9、 W/W3.29 W/W額定制熱量3960W3915W3870W低溫制熱量2570W2503W2465W一個世界一個家三.低溫制熱效果的改善方法 蒸發(fā)器的設(shè)計，分流均勻的情況下還需要保證出風(fēng)溫度的均勻。如圖7所示兩種蒸發(fā)器分流，B分流整體出風(fēng)溫度較A分流均勻，在低溫下效果要好。內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器在制熱運(yùn)行中充當(dāng)冷凝作用，其進(jìn)口為高溫高壓氣體，出口為低溫高壓液體。A分流兩個進(jìn)口、兩個出口都集中在一段上，會導(dǎo)致蒸發(fā)器下半部溫度高，上半部溫度低，兩段溫差大，影響了制熱出風(fēng)溫度；B分流進(jìn)口和出口分別在某一段上，分流和風(fēng)量均勻的情況下，上下兩部分的出風(fēng)溫度也會均勻，綜合后出風(fēng)溫度會較A的高，在低溫工況下會更加明

10、顯。一個世界一個家三.低溫制熱效果的改善方法 毛細(xì)管的設(shè)計，在流量確定的情況下，可以采用大管徑或并聯(lián)方式設(shè)計，可以有效增加系統(tǒng)平衡前的冷媒質(zhì)量流量，從而達(dá)到快速制冷/制熱的效果，縮短系統(tǒng)平衡時間。如下圖8為某1.5P定頻空調(diào)在內(nèi)側(cè)初始溫度10/-、外側(cè)穩(wěn)定溫度2/1工況下進(jìn)行升溫的測試結(jié)果，其中不同形式的毛細(xì)管在兩端口壓差相同的條件下空氣質(zhì)量流量相同，從結(jié)果來看升溫速度由快到慢的排序是：并聯(lián)雙股、單根大管徑、單根小管徑。但此方案同時會帶來成本的上升。一個世界一個家三.低溫制熱效果的改善方法 遙控開機(jī)，尤其對于變頻機(jī)，有很多檢測、復(fù)位的控制，盡最大可能地縮短這些時間。如導(dǎo)板復(fù)位、電子膨脹閥復(fù)位等

11、，可以在不斷電的情況下每隔n次開機(jī)再進(jìn)行復(fù)位，等等。2.2.開機(jī)階段的改善方法開機(jī)階段的改善方法 開機(jī)速熱功能：在待機(jī)狀態(tài)，壓縮機(jī)以較低頻率運(yùn)行，室內(nèi)機(jī)及壓縮機(jī)本體始終都保持較高溫度，一旦有開機(jī)指令可以馬上獲得高制熱量，空調(diào)器的制熱速度將會大幅提升。但此方法在待機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行，內(nèi)外風(fēng)機(jī)均不運(yùn)轉(zhuǎn)，需要注意控制系統(tǒng)壓力、冷媒流動的聲響及避免室內(nèi)機(jī)有壓機(jī)的傳響等。 對于變頻空調(diào)器，在前N分鐘內(nèi)運(yùn)行，壓縮機(jī)的頻率可以設(shè)定為根據(jù)室外側(cè)對應(yīng)環(huán)境工況的最高頻率，以獲得較快的升溫速度，但要注意控制室外機(jī)噪音、內(nèi)機(jī)傳響等不良情況的發(fā)生。可以增加消音器對異音進(jìn)行消除。一個世界一個家三.低溫制熱效果的改善方法 對于使

12、用電子膨脹閥控制節(jié)流的空調(diào)器，由于其系統(tǒng)是靠空調(diào)自身判定進(jìn)行閉環(huán)控制，所以檢測、反饋計算、再修正的時間長，系統(tǒng)平衡較慢，會帶來制熱速度的降低。可以設(shè)定開機(jī)前(M+N) min進(jìn)行直接開度設(shè)定，縮短平衡時間。開機(jī)運(yùn)行，前M min電子膨脹閥初始開度要大些，增加系統(tǒng)平衡前的冷媒質(zhì)量流量，但太大也會帶來壓縮機(jī)排氣溫度上升較慢而影響制熱速度，以及壓縮機(jī)回液問題；前N min電子膨脹閥開度要小些，盡量設(shè)定為接近平衡時的開度上，以縮短達(dá)到目標(biāo)開度的時間。方案01 min23 min35 min5min后A200脈沖200脈沖200脈沖自我閉環(huán)控制B200脈沖200脈沖150脈沖自我閉環(huán)控制C250脈沖20

13、0脈沖150脈沖自我閉環(huán)控制一個世界一個家三.低溫制熱效果的改善方法 空調(diào)器在低溫工況下運(yùn)行制熱，外機(jī)冷凝器上會逐漸結(jié)霜，而導(dǎo)致?lián)Q熱效果的衰減，內(nèi)機(jī)出風(fēng)溫度的下降，影響了用戶使用過程中的舒適度。可以進(jìn)行冷風(fēng)防止控制，以達(dá)到較高的出風(fēng)溫度，提高舒適度。可以根據(jù)室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器中部溫度T來控制調(diào)整室內(nèi)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，如果T低于某個給定值，則降低內(nèi)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，一旦T升高后又高于了某個給定值，則再恢復(fù)到用戶設(shè)定轉(zhuǎn)速，如此反復(fù)。對運(yùn)行中壓縮機(jī)的回油回液也有好處。但如果參數(shù)設(shè)定不合理，則會導(dǎo)致內(nèi)風(fēng)機(jī)頻繁更換轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生忽大忽小的風(fēng)聲，導(dǎo)致用戶抱怨，以為空調(diào)運(yùn)行不良。3.3.運(yùn)行階段的改善方法運(yùn)行階段的改善方法 空調(diào)輔助

14、加熱，也是提高低溫制熱量的方法之一。室內(nèi)機(jī)增加PTC，可以很有效地增加制熱量，但此方法耗能大，開啟PTC后空調(diào)器能效將會大大降低，不符合高效節(jié)能的要求。可以在壓縮機(jī)儲液罐上增加輔助加熱，可以有效防止壓縮機(jī)被冷媒液擊，從而可以進(jìn)一步提高壓縮機(jī)開機(jī)時的升頻速度，帶來制熱速度的提升，同時也提升排氣、冷凝壓力，提升出風(fēng)溫度；但此方法會增加成本，帶來的效果提升也一般。 對于用電子膨脹閥節(jié)流控制的空調(diào)器，可以根據(jù)排氣溫度來進(jìn)行調(diào)閥控制。如果采用過冷/過熱度控制，就會運(yùn)算復(fù)雜，調(diào)整修正周期長，且過冷/過熱度目標(biāo)值偏差只有1也有可能帶來系統(tǒng)各參數(shù)的很大差異(對比測試數(shù)據(jù)見前面論述)。根據(jù)排氣溫度對電子膨脹閥進(jìn)行調(diào)整控制，計算簡單，控制方便，將排氣溫度穩(wěn)定在7585間整個系統(tǒng)大致就會處于較佳狀態(tài)。一個世界一個家三.低溫制熱效果的改善方法 縮短除霜時間，將會提升低溫制熱量和用戶的舒適度。 變頻機(jī)型可以進(jìn)行不停機(jī)除霜，滿足除霜條件后壓縮機(jī)先進(jìn)行降頻，降低到一定