家用T3工況空調(diào)器設(shè)計(jì)探討

1、文章編號(hào) :ISSN1005-9180(2008 04-0041-05X家用 T3工況空調(diào)器設(shè)計(jì)探討盧毅強(qiáng)(TCL 空調(diào)器 (中山 有限公司 家用開發(fā)部 , 廣東 中山 528427摘要 本文介紹了常見的幾種家用 T3工況空調(diào)器 , 著重從制冷 系統(tǒng)原理 及性能結(jié)構(gòu) 等方面 來(lái)比較 各自的 優(yōu)缺點(diǎn) , 以供設(shè)計(jì)者參考。關(guān)鍵詞 T3工 況 , 空調(diào)器 , 設(shè)計(jì)方案中圖分類號(hào) TM92511文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 BStudy of Domestic T 3air -conditionerLU Yiqiang(Design Department of TCL Air-Condi tioner (Zhongsh

2、an Co 1, Ltd 1, Guangdong 528427Abstract:In troduces the domestic T3-working condition air-conditi oners, compares with their advantages and problems based on the refri geration system principle and performance structure 1Keywords:T 3worki ng condition, Air-Conditioner, Scheme1引 言空調(diào)器的使用與其環(huán)境溫度有密切關(guān)系 ,

3、 國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn) GB/T77255房間空調(diào)器 6針對(duì)空調(diào)器的不同使 用環(huán)境規(guī)定了三種氣候類型 , 分別為 T1、 T2、 T3。 三種氣候類型的對(duì)應(yīng)空調(diào)器的工況條件如表 1所示。表 1空調(diào)器工作的環(huán)境溫度空調(diào)器型式氣候類型T1T2T3冷風(fēng)型 1843e 1035e 2152e 熱泵型 -743e -735e -752e 電熱型 43e 35e 52e 通過(guò)表 1所示可知 , T3工況空調(diào)器必需能在 52e 的高溫環(huán)境下正常工作 , 而高溫對(duì)空調(diào)器壓縮 機(jī)的影響是惡劣的 , 主要表現(xiàn)在由于環(huán)境溫度過(guò)高 引起空調(diào)器的冷凝壓力上升 , 壓縮機(jī)的排氣溫度升 高 , 壓縮機(jī)電機(jī)效率與絕熱效率下降 ; 同時(shí)

4、蒸發(fā)壓 力上升 , 汽液兩相有效換熱區(qū)減短 , 導(dǎo)致?lián)Q熱能力 急劇降低 , 空調(diào)壓縮機(jī)的制冷量與效率降低 , 能耗 增加。高溫還會(huì)引起空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑和壓縮機(jī) 潤(rùn)滑油分解 , 生成酸和水分并出現(xiàn)積碳 , 使空調(diào)壓 縮機(jī)電機(jī)絕緣等級(jí)降低 , 絕緣物質(zhì)分解引起空調(diào)制 冷系統(tǒng)堵塞。同時(shí) , 由于壓力的升高 , 必需提高空 調(diào)器換熱系統(tǒng)與管路方面的耐壓設(shè)計(jì)和高溫下密封 器件的密封能力。2常見的家用 T3工況空調(diào)器及其 設(shè)計(jì)原理為 了使空調(diào)器能 在高溫環(huán)境 下正常、可靠運(yùn) 行 , 人們根據(jù)所選用的壓縮機(jī)的種類及空調(diào)器的實(shí) 際使用情況 , 設(shè)計(jì)出以下幾種各具特色的 T3工況 空調(diào)器。412008年 12

5、月第 27卷第 4期 (總 105期 制 冷X 收稿日期 :2008-9-8:(, , E-mail:163. com211 選用 T3工況壓縮機(jī)T3工況壓縮機(jī)主要有 兩種結(jié)構(gòu)方法 , 分別是 提高空調(diào)壓縮機(jī)絕緣等級(jí)法與過(guò)冷液體噴射法。提高電機(jī)絕緣等級(jí)法的原理是提高空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)的 絕緣材料耐熱等級(jí)以確?？照{(diào)壓縮機(jī)能在 T3工況 條件下能正常運(yùn)行。過(guò)冷液體噴射冷卻法的原理是在空調(diào)器運(yùn)行過(guò)程中 , 在壓縮機(jī)排氣壓力未達(dá)到最 大保護(hù)值前 , 通過(guò)回液毛細(xì)管在冷凝器出口處將冷 凝的液態(tài)制冷劑噴射到壓縮機(jī)的汽缸內(nèi) , 利用制冷 劑的蒸發(fā)潛熱來(lái)冷卻壓縮機(jī) , 從而造成類似 T1工 況壓縮機(jī)的運(yùn)行環(huán)境。兩

6、種 T3工況壓縮機(jī)空調(diào)器 制冷系統(tǒng)原理圖如圖 1和圖 2 所示。另外 , 過(guò)冷液體噴射冷卻法 T3壓縮機(jī)主要有 兩種結(jié)構(gòu)方式 , 一種是壓縮機(jī)自帶噴射毛細(xì)管 , 設(shè) 計(jì)者只需設(shè)計(jì)冷凝器出口到壓縮機(jī)噴射毛細(xì)管入口 之間的過(guò)渡管即可 , 如圖 3所示 ; 另一種是不帶噴 射毛細(xì)管 , 設(shè) 計(jì)者需自已設(shè)計(jì) 出噴射毛細(xì)管 的規(guī) 格 , 如圖 4所示。 212 根據(jù) T3壓縮機(jī)的過(guò)冷液體噴射冷卻原理 , 設(shè) 計(jì)者們采用了 T1壓縮機(jī)加空調(diào)系統(tǒng)冷凝卸荷技術(shù) 來(lái)替代 T3工況壓縮機(jī) , 此時(shí)的空調(diào)器系統(tǒng)內(nèi)帶有 一個(gè)卸荷閥及與其相連接的 (卸荷 毛細(xì)管。卸荷 方式一般有兩種 , 一種是通過(guò)卸荷毛細(xì)管將冷凝器

7、出口的常溫高 壓液態(tài)制冷劑卸荷到壓 縮機(jī)回氣管 里 , 另一種是卸荷毛細(xì)管與節(jié)流毛細(xì)管并聯(lián) , 共同42 REFRIGERATION No . 4, 2008, Dec . Vol. 27(Total No . 105 圖 3 自帶噴射毛細(xì)管的 T 3 壓縮機(jī)圖 4 不帶噴射毛細(xì)管 的 T3壓縮機(jī)節(jié)流后進(jìn)液到室內(nèi)側(cè)換熱器。這兩種裝置的工作原 理都是當(dāng)冷凝壓力過(guò)高 (達(dá)到卸荷閥設(shè)定壓力 時(shí) 卸荷閥開啟 , 將冷凝器出口的高壓液體排出 , 使得 冷凝壓力降低 , 排氣溫度下降 , 達(dá)到保護(hù)空調(diào)器壓 縮機(jī)的目的。工作原理如圖 5、 6所示。另外 , 對(duì)于卸荷方式是進(jìn)入蒸發(fā)器的情況 , 在 高溫條件下

8、當(dāng)卸荷閥開啟時(shí) , 卸荷裝置相當(dāng)于兩根 毛細(xì)管在并聯(lián)運(yùn)行 , 如上圖 6中毛細(xì)管 A 所示 , 此 時(shí)通過(guò)試驗(yàn)應(yīng)可以找到與該并聯(lián)毛細(xì)管組合相當(dāng)?shù)?一根毛細(xì)管 , 暫稱之為 /等效毛細(xì)管 0, 如上圖 6中毛細(xì)管 B 所示。這樣 , 整個(gè) 空調(diào)系統(tǒng)就簡(jiǎn) 化成T1壓縮機(jī)加一條 /等效毛細(xì)管 0來(lái)構(gòu)成 T3工況空 調(diào)器。3 各種常見的家用 T3工況空調(diào)器的優(yōu)缺點(diǎn)以 24K (Btu 冷量段 的空調(diào) 機(jī)為 研究對(duì) 象 , 對(duì)各種不同設(shè)計(jì)方案的 T3工況空調(diào)在高溫過(guò)負(fù)荷 條件下工作時(shí)的壓縮機(jī)溫度參數(shù)及空調(diào)器的制冷能 力、噪聲進(jìn)行了測(cè)試 , 數(shù)據(jù)如表 2、表 3、表 4所 示。下列各表中 :5 卸 432

9、008年 12月第 27卷第 4期 (總 105期 制 冷圖 6卸荷毛細(xì)管節(jié)流到室內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)原理示意 圖A 表示空調(diào)器選用過(guò)冷液體噴射冷卻 結(jié)構(gòu)的 T3壓縮機(jī) ;B 表示空調(diào)器選用高絕緣等級(jí)的 T3壓縮機(jī) ;C 表示空調(diào)器選用 T1壓縮機(jī)加卸荷方式是卸 荷毛細(xì)管節(jié)流到壓縮機(jī)回氣管 ;D 表示空調(diào)器選用 T1壓縮機(jī)加卸荷方式是卸 荷毛細(xì)管節(jié)流到室內(nèi)側(cè)蒸發(fā)器 ;E 表示空調(diào)器選用 T1壓縮機(jī)加等效毛細(xì)管。 表 2各種不同設(shè)計(jì)方案的 T3工況空調(diào) 器在高溫 過(guò)負(fù)荷條件下工作時(shí)壓縮機(jī)的溫度數(shù)據(jù)主繞 組線圈溫度 (e 溫度 (e 從表 2中可見 , 方案 A 、 C 、 D 、 E 空調(diào)器由于 能通過(guò)調(diào)

10、節(jié)旁通毛細(xì)管的流量來(lái)巧妙控制壓縮機(jī)的 負(fù)載 , 因此可使殼體溫度控制在較低水平上 , 從而 更好地延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命 , 但對(duì)高溫冷卻下的 金屬疲勞風(fēng)險(xiǎn)未知 , 需要長(zhǎng)期運(yùn)行驗(yàn)證。表 3選用各種不同設(shè)計(jì)方案的 T3工況空調(diào)器 在 T3工況下 制冷能力差異工況方案A B C D E 內(nèi) 27/19e外 35/24e (T167236835680368126573內(nèi) 29/19e外 40/24e65656669656065816432內(nèi) 29/19e外 46/24e (T362806352608761936145通過(guò)表 3可得出 , 在 T1工況下運(yùn)行時(shí) , 由于 卸荷閥還沒有打開 , 方案 C

11、 、 D 與方案 B 的能力相 近 , 但在 T3工況下運(yùn)行時(shí) , 方案 B 的冷量則是最 大的 , 這是因?yàn)槠渌桨傅目照{(diào)器在 T3工況制冷 運(yùn)行下 (此工況下卸荷閥是完全打開的 , 有少量 的冷凝液態(tài)制冷劑回流到壓縮機(jī)汽缸體內(nèi) , 沒有參 與到室內(nèi)換熱器的制冷工作如方案 A 、 C, 或者是 由于旁通了一條毛細(xì)管而使節(jié)流效果變差 , 如方案 D, 造成了 制冷能 力相 比有較 大損失 ; 我們 還發(fā) 現(xiàn) , 同樣采用卸荷閥 , 方案 D 比方案 C 制冷能力 高 , 這是因?yàn)榍罢哂休^ 多的工質(zhì)參與 到室內(nèi)側(cè)換 熱。方案 E 由于主要是考慮 T3工況下壓縮機(jī)溫度 不能太高 , 因此在 T1工

12、況運(yùn)行時(shí)毛細(xì)管節(jié)流效果 ,44 REFRIGERATION No . 4, 2008, Dec . Vol. 27(Total No . 105 表 4 選用各種不同設(shè)計(jì)方案的 T3工況 空調(diào)器 室外側(cè)噪聲 (dB 差異工況方案AB C D E59125811591358135812通過(guò)上表可得出 , 方案 A 與方案 C 的 噪聲相 對(duì)較大 , 這是由于冷凝液態(tài)制冷劑回流到壓縮機(jī)缸 體上的噴射口時(shí)產(chǎn)生節(jié)流聲所致。另外 , 各種設(shè)計(jì)方案的空調(diào)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異較 大 , 表現(xiàn)在方案 B 、方案 D 與方案 E 系統(tǒng)內(nèi)的壓縮 機(jī)與常規(guī) T1工況的壓縮機(jī)在外形上相似 , 壓縮機(jī) 沒有回液毛細(xì)管 , 缸

13、體上沒有噴射口 , 占用周圍空 間少 , 壓縮機(jī)配管設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。方案 A 的 T3壓縮機(jī) 有 回液毛 細(xì)管 , 壓縮機(jī) 缸體上 有噴 射口 , 方 案 C 系統(tǒng)內(nèi)要設(shè)計(jì)一條從冷凝器出口到壓縮機(jī)回氣管的 毛細(xì)管 (壓縮機(jī)回氣管還需設(shè)計(jì)一個(gè)工藝管入口 , 對(duì)空調(diào)器管路配置占用空間相對(duì)多 , 壓縮機(jī)管路設(shè) 計(jì)比較復(fù)雜。而且 , T3壓縮機(jī)回液毛細(xì)管 的管徑 較小 , 中東市場(chǎng)空調(diào)器在過(guò)負(fù)荷條件下運(yùn)行時(shí)回液 毛細(xì)管出現(xiàn)斷裂的情況時(shí)有反饋 (見圖 7 , 這使 得對(duì)空調(diào)器整機(jī)在運(yùn)輸和高溫過(guò)負(fù)荷方面的設(shè)計(jì)要 求較高。4 結(jié)論通過(guò)了解 各種 T3空調(diào)器 的性能、結(jié)構(gòu)差異 , 以及實(shí)際使用場(chǎng)合 , 我們就可以有

14、針對(duì)性地加以選 用。(1 T3工 況空調(diào) 器大 都是 出口 到中 東地區(qū) , 該地區(qū) 46e 左右高溫時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 7個(gè)月 , 中 午氣溫 經(jīng)常達(dá)到 50e 以上高溫。我 們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) , 卸 荷閥完全打開時(shí)環(huán)境溫度在 42e 左右 , 因 此在該 高溫環(huán)境下工作的空調(diào)器卸荷 閥一般是完全 開啟 的。假如對(duì)空調(diào)器的能力要求不高時(shí)可考慮采用 E 方案 , 即空調(diào)器選用 T1壓縮機(jī)加等效毛細(xì)管 , 因 該方案空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 成本相對(duì)低廉 , 但低溫 (汽溫度過(guò)低的風(fēng)險(xiǎn) (產(chǎn)生液擊 。圖 7 回液毛細(xì)管斷裂情況(2 在空調(diào)器能力有要求的情況下 , 可選用 方案 B, 即 空調(diào)器使 用高絕 緣等級(jí)的 T3壓 縮機(jī)。 該方案在高溫環(huán)境下的制冷能力是最高的 , 空調(diào)系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單 , 但壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部的繞組溫 度也是最高的 , 電流大 , 壓縮機(jī)壽命會(huì)變短 , 而且 因電機(jī)的絕緣材料耐熱等級(jí)大幅提高使得壓縮機(jī)成 本加大。(3 比 較折衷的是方案 D, 即 空調(diào)器選用 T1壓縮機(jī)加卸荷方式是卸荷毛細(xì)管節(jié)流到室內(nèi)側(cè)蒸發(fā) 器 , 該方案能力損失相對(duì)較少 , 空調(diào)器運(yùn)行時(shí)壓縮 機(jī)內(nèi)部繞組溫度不算高 , 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , T1壓縮 機(jī)采購(gòu)容易 , 且也能用在常規(guī)機(jī)器上 , 可大批量采 購(gòu) , 成本低 , 系統(tǒng)內(nèi)的卸荷毛細(xì)