小型家用空调器低温制热效果改善方法

1、小型家用空调器小型家用空调器低温制热效果的改善方法低温制热效果的改善方法一个世界一个家演讲人：王飞演讲人：王飞海尔集团海尔集团青岛海尔空调器有限总公司青岛海尔空调器有限总公司2013.092013.09一个世界一个家低温制热的改善方法一.技术背景二.低温制热性能分析三.低温制热效果的改善方法1.设计选型阶段的改善方法2.开机阶段的改善方法3.运行阶段的改善方法4.除霜阶段的改善方法一个世界一个家一.技术背景 随着人们生活水平的提高，空调器越来越多地进入普通百姓家。人们对空调器的要求也越来越高。节能、舒适、强劲成为空调器的基本功能。节能节能舒适舒适强劲强劲 空调器冬天制热不强劲，效果不良好，严重

2、影响了用户的舒适度。这个问题也逐渐成为社会不良反馈的头等问题。 因此如何提升低温环境下的制热量及出风温度，从而达到良好的制热效果，提升用户口碑，成为设计开发空调产品的一个重点、难点问题。一个世界一个家二.低温制热性能分析 低温制热指，室外机所处环境在2以下时空调器运行制热，国标GB/T 7725规定制热低温工况是室内侧20/-(干/湿球)、室外侧2/1(干/湿球)。 目前为了完成高能效的指标，一般在选型压缩机时使用相对小的排量，进一步带来了制热能力的降低。从以下数据来看，压缩机排量的降低带来了制热3-8%的下降，影响了制热的使用效果。规格参数一般能效空调高能效空调对比分析定频1.5P壁挂机额定

3、制冷量3500W3500W额定制热量衰减：-3.9%；低温制热量衰减：-7.1%EER3.0 W/W3.4 W/W压缩机排量24 cc/rev20cc/rev额定制热量4000W3850W低温制热量2640W2464W定频3 P立式柜机额定制冷量7200W7200W额定制热量衰减：-3.8%；低温制热量衰减：-6.8%EER2.8 W/W3.2 W/W压缩机排量46cc/rev41cc/rev额定制热量8300W8000W低温制热量5727W5360W一个世界一个家二.低温制热性能分析 目前国家提倡高效节能，且对1、2级空调进行节能补贴，从而导致目前市场主力在推广1、2级的高效节能变频空调。而

4、1、2级变频机型，参与控制量很多，且大多使用电子膨胀阀控制节流，就要求各种控制必须协调统一，否则就容易出现控制参数不合理而导致空调效果差的不良情况发生。规格参数过热度-2过热度-3备注 变频1.5P壁挂机排气温度8056制热，低温工况，过热度=回气温度-室外机CON中部温度低温制热量3300W2860W运行周期的平均出风温度3834变频2P壁挂机排气温度8562低温制热量4484W4012W运行周期的平均出风温度4037 以上只是简单举例说明，还有很多因素会导致空调在低温工况下制热效果差，如何进行有效控制和设计优化来提升空调低温制热效果，成为目前阶段设计空调器的重要课题。一个世界一个家三.低温

5、制热效果的改善方法1. 1. 设计选型阶段的改善方法设计选型阶段的改善方法 压缩机选型，在保证能效的情况下尽量使用排量较大的压缩机，压缩机排量大小、运行频率是决定制热能力的重要因素。压缩机排量增大一般会带来能效上的降低，压缩机能效的提升，可以使用更高效的稀土磁石，展开式集中卷，提升制造精度，改进生产工艺等措施进行优化提高。 提升低温下的压缩机频率，增加冷媒循环量来达到制热效果的改善，但会带来噪音的增大，此问题也是用户非常关注的。可以采用优化压缩机排气结构，减少气流脉动；优化压缩机平衡结构，改善动、静平衡；优化压缩机底脚采用圆周焊焊接方式来提升稳定性；降低压缩机重心，抬升压缩机底脚高度，改善缸体

6、振动等方法，改善高频下的噪音。一个世界一个家三.低温制热效果的改善方法 可以采用低温喷气增焓系统，如下图所示，在回路中增加汽液分离器，经过初步节流产生的汽态制冷剂通过毛细管直接回压缩机，以提高压缩机的冷媒流量与排气压力，充分发挥压缩机的压缩能力，尤其是低温条件下改进更为明显；此技术同时对于蒸发侧可以提高两相制冷剂的干度，提高蒸发器换热能力，对于冷凝侧可以减少气相换热区的长度，增加两相换热面积，提高冷凝器换热效率。但低温增焓需要增焓压机、储液器、旁通的截止阀等部件，成本会有所提升，生产制造工艺也相对复杂。一个世界一个家三.低温制热效果的改善方法 冷凝器的设计，可以选用平板或波纹翅片，增加片距，来

7、延缓结霜时间，有效提升低温制热量。规格参数裂隙型翅片平板型翅片波纹型翅片备注定频1 . 5 P 壁挂机额定制冷量3550W3488W3505W样机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低温制热量2469W2542W2554W低温制热运行时间55min72min76min一个世界一个家三.低温制热效果的改善方法 关于分流器，尽量不采用压降型的分流器，压降型分流器相应的涡流噪音大、压力降大、且一致性较差，会导致冷凝器分流不均、结霜不均、结霜快等不良现象。最好选用能够实现雾状分流的文丘里式分液器，如图5所示，制冷剂从截面A进入后，先轻微收缩到

8、B使流速提高压力降低，再减速扩压到C，管内收缩与扩张段采用平滑过渡，整个流动过程中不发生紊流，所以压力损失小。但内部流道的型线加工困难，成本较高。一个世界一个家三.低温制热效果的改善方法 关于流路的设计，液态冷媒在铜管壁上会形成液膜，会阻碍气态冷媒和其他液体冷媒与管壁的接触，从而降低了冷凝器的换热效率。内螺纹发卡管的螺纹壁不仅增加了扰流，还将液态冷媒沉入螺纹壁中而增加了气态冷媒与铜管壁的接触，极大提升了换热效率。一般，“制冷向下流，制热向上走”的分流方式会提高换热效率，如下测试数据。规格参数A方案B方案C方案定频1.5P挂机额定制冷量3570W3556W3498WEER3.39 W/W3.32

9、 W/W3.29 W/W额定制热量3960W3915W3870W低温制热量2570W2503W2465W一个世界一个家三.低温制热效果的改善方法 蒸发器的设计，分流均匀的情况下还需要保证出风温度的均匀。如图7所示两种蒸发器分流，B分流整体出风温度较A分流均匀，在低温下效果要好。内机蒸发器在制热运行中充当冷凝作用，其进口为高温高压气体，出口为低温高压液体。A分流两个进口、两个出口都集中在一段上，会导致蒸发器下半部温度高，上半部温度低，两段温差大，影响了制热出风温度；B分流进口和出口分别在某一段上，分流和风量均匀的情况下，上下两部分的出风温度也会均匀，综合后出风温度会较A的高，在低温工况下会更加明

10、显。一个世界一个家三.低温制热效果的改善方法 毛细管的设计，在流量确定的情况下，可以采用大管径或并联方式设计，可以有效增加系统平衡前的冷媒质量流量，从而达到快速制冷/制热的效果，缩短系统平衡时间。如下图8为某1.5P定频空调在内侧初始温度10/-、外侧稳定温度2/1工况下进行升温的测试结果，其中不同形式的毛细管在两端口压差相同的条件下空气质量流量相同，从结果来看升温速度由快到慢的排序是：并联双股、单根大管径、单根小管径。但此方案同时会带来成本的上升。一个世界一个家三.低温制热效果的改善方法 遥控开机，尤其对于变频机，有很多检测、复位的控制，尽最大可能地缩短这些时间。如导板复位、电子膨胀阀复位等

11、，可以在不断电的情况下每隔n次开机再进行复位，等等。2.2.开机阶段的改善方法开机阶段的改善方法 开机速热功能：在待机状态，压缩机以较低频率运行，室内机及压缩机本体始终都保持较高温度，一旦有开机指令可以马上获得高制热量，空调器的制热速度将会大幅提升。但此方法在待机状态下进行，内外风机均不运转，需要注意控制系统压力、冷媒流动的声响及避免室内机有压机的传响等。 对于变频空调器，在前N分钟内运行，压缩机的频率可以设定为根据室外侧对应环境工况的最高频率，以获得较快的升温速度，但要注意控制室外机噪音、内机传响等不良情况的发生。可以增加消音器对异音进行消除。一个世界一个家三.低温制热效果的改善方法 对于使

12、用电子膨胀阀控制节流的空调器，由于其系统是靠空调自身判定进行闭环控制，所以检测、反馈计算、再修正的时间长，系统平衡较慢，会带来制热速度的降低。可以设定开机前(M+N) min进行直接开度设定，缩短平衡时间。开机运行，前M min电子膨胀阀初始开度要大些，增加系统平衡前的冷媒质量流量，但太大也会带来压缩机排气温度上升较慢而影响制热速度，以及压缩机回液问题；前N min电子膨胀阀开度要小些，尽量设定为接近平衡时的开度上，以缩短达到目标开度的时间。方案01 min23 min35 min5min后A200脉冲200脉冲200脉冲自我闭环控制B200脉冲200脉冲150脉冲自我闭环控制C250脉冲20

13、0脉冲150脉冲自我闭环控制一个世界一个家三.低温制热效果的改善方法 空调器在低温工况下运行制热，外机冷凝器上会逐渐结霜，而导致换热效果的衰减，内机出风温度的下降，影响了用户使用过程中的舒适度。可以进行冷风防止控制，以达到较高的出风温度，提高舒适度。可以根据室内机蒸发器中部温度T来控制调整室内风机转速，如果T低于某个给定值，则降低内风机转速，一旦T升高后又高于了某个给定值，则再恢复到用户设定转速，如此反复。对运行中压缩机的回油回液也有好处。但如果参数设定不合理，则会导致内风机频繁更换转速，产生忽大忽小的风声，导致用户抱怨，以为空调运行不良。3.3.运行阶段的改善方法运行阶段的改善方法 空调辅助

14、加热，也是提高低温制热量的方法之一。室内机增加PTC，可以很有效地增加制热量，但此方法耗能大，开启PTC后空调器能效将会大大降低，不符合高效节能的要求。可以在压缩机储液罐上增加辅助加热，可以有效防止压缩机被冷媒液击，从而可以进一步提高压缩机开机时的升频速度，带来制热速度的提升，同时也提升排气、冷凝压力，提升出风温度；但此方法会增加成本，带来的效果提升也一般。 对于用电子膨胀阀节流控制的空调器，可以根据排气温度来进行调阀控制。如果采用过冷/过热度控制，就会运算复杂，调整修正周期长，且过冷/过热度目标值偏差只有1也有可能带来系统各参数的很大差异(对比测试数据见前面论述)。根据排气温度对电子膨胀阀进行调整控制，计算简单，控制方便，将排气温度稳定在7585间整个系统大致就会处于较佳状态。一个世界一个家三.低温制热效果的改善方法 缩短除霜时间，将会提升低温制热量和用户的舒适度。 变频机型可以进行不停机除霜，满足除霜条件后压缩机先进行降频，降低到一定