新技术在空调领跑者开发中的应用

曾建波，郭霞龄，黄建华

（江苏春兰制冷设备股份有限公司，江苏 泰州 225300）

新技术在空调领跑者开发中的应用

曾建波，郭霞龄，黄建华

（江苏春兰制冷设备股份有限公司，江苏 泰州 225300）

为了进一步提高空调器的能效比，采用喷嘴节流、螺旋条、冷凝水节能三项新技术，开发了一款特级能效的空调产品KF-26GW/Wa-E0，在2013年度国家举办的空调领跑者测试评比中，实测能效比达到5.10W/W，远高于国家标准一级能效比的指标3.60W/ W。从实际试验数据可知，这三项新技术能明显地提高空调器的能效比。

空调领跑者；喷嘴节流；螺旋条；冷凝水节能

1 空调领跑者概述

2013年，国家决定对节能产品实施能效“领跑者”制度，对达到“领跑者”能效指标的超高效产品设立较高的补贴标准，补贴对象涵盖了最高效节能空调器，即“空调领跑者”。目前国家发改委正在酝酿“领跑者计划”，将引导“空调领跑者”市场的启动，预计于今年实施。

我公司开发的一款特级能效的空调产品KF-26GW/Wa-E0在2013年度国家举办的“领跑者”测试评比中，实测能效比EER达到5.10W/W，远高于国家标准一级能效比指标3.60W/W。本文就此产品在研发过程中所应用的新技术新材料进行研究和探讨。

2 喷嘴节流

2.1 喷嘴结构图

图1 喷嘴结构放大图

图1是喷嘴结构的放大图，铜管两端扩口与Φ 6规格的进液管配合焊接，铜管内部是喷嘴芯（黄铜材料），制冷方向从喇叭口进入，喷嘴芯与铜管采用滚压工艺密封结合[1]。在空调器中应用时，将喷嘴放置在室内机蒸发器进液入口处，同时去掉室外机里的毛细管，将冷凝器出口与液阀用铜管直接相连。

2.2 喷嘴节流的优点

与传统的毛细管节流相比，喷嘴节流具有四个优点：（1）喷嘴在室内侧节流，这样，室内外机组的连接管（液管）继续对过冷液体进行冷却，进一步增加系统的过冷度，提高制冷量，同时降低功耗；（2）喷嘴装配在蒸发器入口处，可保证冷媒以雾状（液态）进入蒸发器，提高蒸发效率，同时可避免冷媒从冷凝器输送至蒸发器途中提前蒸发所产生的冷量损失，而毛细管节流使冷媒在进入蒸发器之前已处于两相区，损失了部分冷量；（3）喷嘴有效节流长度为4mm左右，冷媒在其通径内部压力损失小，蒸发压力和制冷量较高；而毛细管长度通常为400mm～1000mm左右，压力损失大，蒸发压力和制冷量较低；（4）能解决蒸发器分液不均的问题。挂壁式空调器蒸发器的流程在设计上一般分为2～6路，每一路的分液状态越均匀，换热效率发挥得越充分，制冷量也越高。毛细管在室外节流时，要解决分液问题只能通过不断地更改蒸发器的流程，不仅试验工作量大，而且分液结果也不太理想，各路的分液温差一般在2℃～4℃以上；采用喷嘴后，通过精调喷嘴流量，分液温差能精确控制在0.5℃以内。

2.3 试验方案

图2是领跑者KF-26GW/Wa-E0的蒸发器流程图，有A、B两个试验方案，两个方案的蒸发器流程相同，共18根U铜管，三进三出，每路6根U型管交叉排布。方案A不用喷嘴，三路进液管直接与蒸发器焊接，在室外机组里用毛细管节流，并将系统调试到最佳状态；方案B采用喷嘴节流，室外机组里不使用毛细管，三路进液管至蒸发器的入口处分别焊接了1、2、3号喷嘴进行节流，通过更换三只喷嘴的流量规格进行精调，也使系统状态达到最佳。

图2 两个不同试验方案的蒸发器流程图

2.4 试验结果

对A、B两个方案的试验数据进行对比，结果见表1。从表1中可知，使用喷嘴节流技术后，整机性能与系统状态有比较明显的改进：制冷量提高了56.7W，功率下降了21.1W，能效比提高了0.25W/W，分液温差仅0.4℃，而毛细管节流的分液温差是4.1℃。

表1 A、B两方案的数据对比

3 螺旋条

3.1 简介

螺旋条是一种超薄不锈钢带状材料，整体呈螺旋状，具有特定的螺距、横向直径和带材厚度，插入冷凝器排气入口的U型管内之后，能改进高温气态冷媒的运动轨迹，起到强化换热的作用。

3.2 结构图

图3是冷凝器流程图和螺旋条与U型铜管的装配图，冷凝器为2排半，U型铜管分布为：外排15根（带L弯）、中排15根（带L弯）、内排12根（直排不带L弯），流程采用8路×3根→汇总成4组（1ˊ2ˊ3ˊ4ˊ）→交叉汇总成2组（1〞2〞）→2路×8根→汇总2根→总出。在中排8根排气入口的高温U型管内插入螺旋条，螺旋条的长度以插入至冷凝器的L弯处为准。

图3 冷凝器流程图和螺旋条装配图

3.3 试验结果

插入螺旋条后进行试验，与原机数据进行对比，结果见表2。

表2 冷凝器增加螺旋条后的试验数据

从表2可以看出，在冷凝器的U型管内增加螺旋条后，整机功率下降18W，能效比提高0.17W/W，排气、冷凝器出口温度下降，冷凝器换热效率提高。

4 冷凝水节能

4.1 原理

将室内机组蒸发器制冷时产生的冷凝水引导至室外机组的水箱里，在芯片程序的控制下，室外喷水装置自动喷射水雾对冷凝器降温，达到降低功耗、提高能效比的目的[2]。

4.2 结构图

图4是室外机组喷水系统的结构图。冷凝水通过接水管从室内蒸发器的积水盘引导过来，从入水口进入水箱1，并沿着串连管流进水箱2，水箱1和水箱2起储水作用，水箱2底部安装一个微型水泵，水泵通过输水管将水输送到雾化喷头（采用双喷头），固定条将雾化喷头固定在室外机组的顶盖上，将输水管伸出顶盖部分的长度整理好，并用扎线带与固定条扎紧，防止输水管挡住水雾。

图4 室外机组喷水系统结构图

4.3 试验方案

从冷凝器流程的排布可知，从上至下8根U型管为排气入口高温区域，通过调整固定条在顶盖上的位置和喷头的角度来调节喷水范围，使其覆盖冷凝器的高温区域。在室外电器上增加一块控制板和一个继电器，用于控制和驱动水泵动作。控制板通过传感器采集室外环境温度，当环温达到（35±1）℃以上时，继电器间歇式通电，开始间歇式喷水，间隔一段时间喷一次，如每隔10秒喷2秒，通过不断试验确定最佳的间歇值（喷水间隔时间和每次喷水持续的时间），从而使机组达到最高的能效比。

4.4 试验结果

通过大量的试验后确定，雾化喷头距离冷凝器表面120mm，喷头与水平面角度120°，综合考虑冷凝水的水量，将喷水间歇值确定为每隔6秒喷1秒，与原机数据进行对比，结果见表3。

表3 增加冷凝水节能技术后的试验数据

从表3可知，增加冷凝水节能技术之后，吸气、排气温度略有上升，说明喷水后冷媒循环速率加快；冷凝器出口温度下降近4℃、功率下降40.9W，说明冷凝器换热效率提高；最终整机制冷量提高40W，能效比提高0.44W/W，性能明显改善，制冷量2703.9W，功率527.1W，能效比5.13W/W。

5 总结与展望

喷嘴节流、螺旋条和冷凝水节能是空调行业里的新技术，在空调领跑者KF-26GW/Wa-E0的试验、开发中发挥了比较大的作用，使空调产品的能效比EER提升到了一个新的水平，随着国家“领跑者计划”的推出和实施，这些新技术必将得到空调行业的大力推广和应用，同时，更多更先进的新技术、新材料、新工艺也必将涌现出来，推动空调制造业水平的提高。

[1]空调器喷嘴节流装置：中国，201110269294.4[P].

[2]空调器能效改进装置：中国，201010582798.7[P].

（责任编辑 杨荔晴）

Application of New Technology in the Development Process of Air Conditioner Pacemaker

ZENG Jian-bo, GUO Xia-ling, HUANG Jian-hua

( Jiangsu Chunlan Refrigerating Equipment Stock Co., Ltd , Taizhou Jiangsu 225300 , China)

In order to further improve energy efficiency ratio of air conditioner,we has developed an air conditioner product KF-26GW/Wa-E0 with special energy efficiency grade by applying three new technologies:nozzle throttle,spiral strip and condensate water energy conservation.In 2013 in the air conditioner pacemaker test competition held in China,its actual measurement energy efficiency ratio reached 5.10W/W.It has exceeded the first energy efficiency ratio grade 3.60W/W of the national standard far away.From the actual experimental data, we can learn that the three new technologies can improve energy efficiency ratio of air conditioner significantly.

air conditioner pacemaker;nozzle throttle;spiral strip;condensate water energy conservation

TU83

：B

：1671-0142（2014）03-0044-03

曾建波（1974-），男，湖北天门人，工程师.