环境干湿球温度对空调器性能影响的试验研究

2011-06-19王启祥卢清华黄赞山

制冷 2011年1期

王启祥,卢清华,黄赞山

(1.广东交通职业技术学院,广东广州,510800;2.广东省海洋职业技术学校,广东广州,510320;3.广东美的商用空调设备有限公司,广东佛山,528311)

1 引言

目前,对空调器的研究主要集中在制冷部件,如高效的压缩机、各种形式的肋片和内螺纹管[1]。采用PLC控制技术和变频技术也同样能达到节能的效果。然而,空调器运行所处的环境,包括室内外温度、相对湿度、风速等对空调器运行性能影响也大不相同[1]。房间空调铭牌上标注的制冷量、耗功及制冷系数等参数都是在国家标准GB/T7725-2004规定的名义制冷工况下测得的 (即室内干、湿球温度分别为27±0.3℃和19±0.2℃,室外干、湿球温度分别为35±0.3℃和24±0.2℃)。由于我国各地区夏季平均温度差异较大,空调器实际运行的环境工况与名义制冷工况有较大差别,所以空调器实际运行时的各项参数也与铭牌上标注的各项参数相差甚远[2]。

干球温度相同,湿球温度不同的空气,其相对湿度也不同,即空气内含水量不同,因为含水蒸汽量的不同改变了空气的换热系数和比热容,从而影响了传热。同时,若换热器表面温度低于对应湿度下的露点会出现凝露或结霜现象,改变了对流换热的传热系数。本文借助空调器空气焓差法测试室研究室内外空气干、湿球温度对空调器性能的影响。

2 试验装置及测试方法

2.1 试验方法

以一款整机型号为KFR-90WT1-520的某品牌分体壁挂空调器为试验机,通过改变室内湿球温度和室外干球温度,采用正交试验法,进行多次试验得出结果。

2.2 试验装置

本实验在空调器空气焓差法测试室中进行,根据单元式空气调节机标准CB/T17758—1999的定义,空气焓差法是利用测量室内侧空调器机组进风口、出风口干湿球温度所对应的空调器的制冷能力,试验装置如图1所示。

图1 空调器空气焓差法测试示意图

2.3 试验仪表精度

热电偶分辨率为0.1℃;功率表和电流表为0.5级;精密压力表为0.2级。在测试房间空调制冷性能时应按照国标严格控制额定工况的偏差在规定的范围内 (即干球温度偏差为±0.3℃,湿球温度偏差为±0.2℃),以保证测量数据的准确性[3]。

3 试验结果及分析

3.1 室内外干、湿球温度对空调器制冷量、耗功及制冷系数影响

由空调器空气焓差法测试原理可知,空调器的制冷量可用如下公式计算[4]:

式中:

Q—空调器室内侧测量的总制冷量,W;

wn—空调器室内侧测量的风量,m3/s;

ha1—空调器室内侧回风空气焓值,J/kg(干);

ha2—空调器室内侧送风空气焓值,J/kg(干);

vn—室内侧测量的空气比容,m3/kg;

dn—室内测量的空气含湿量,kg/kg(干)。

表1表示当室内干、湿球温度不变 (分别为27℃、19℃)时,室外温度变化时的测试与计算结果。表2表示当室外干、湿球温度不变 (分别为35℃、24℃)时,室内温度变化时的测试与计算结果。表3表示当室内和室外温度同时变化时的测试与计算结果。

表1 室外侧温度变化时的测试结果

表2 室内侧温度变化时的测试结果

表3 室内外温度同时变化时的测试结果

试验测试表明[5],当室内干、湿球温度不变,室外干、湿球温度增大时,压缩机的功耗加大,空调器的制冷量减少,导致制冷系数减少;当室外干、湿球温度不变,室内干、湿球温度稍有升高时,制冷量显著增大,耗功略有增大,导致制冷系数增大 (当室内湿球温度从15.38℃升高到22.9℃时,制冷量增大1535W,耗功增大240W,制冷系数从2.27增大到2.54),即微小的室内湿球温度变化也会显著影响家用空调制冷系统运行状况和制冷性能;当室内外干、湿球温度都增大时,压缩机的功耗加大,空调器的制冷量减少,导致制冷系数减少。

3.2 室外干球温度对空调器运行温度及压力的影响

如图2～4所示,随着室外干球温度的升高,制冷系统的高压侧的温度和压力均明显升高而低压侧的温度和压力略有上升。当室外干球温度从30℃升高到40℃时,冷凝器中部温度和排气压力分别升高6.9℃和310kPa,蒸发器中部温度和吸气压力分别升高1.6℃和20kPa,即室外干球温度对室外机运行的状况影响显著,而对室内机运行的状况影响不明显。