新技術(shù)在空調(diào)領(lǐng)跑者開發(fā)中的應(yīng)用

曾建波，郭霞齡，黃建華

（江蘇春蘭制冷設(shè)備股份有限公司，江蘇 泰州 225300）

新技術(shù)在空調(diào)領(lǐng)跑者開發(fā)中的應(yīng)用

曾建波，郭霞齡，黃建華

（江蘇春蘭制冷設(shè)備股份有限公司，江蘇 泰州 225300）

為了進(jìn)一步提高空調(diào)器的能效比，采用噴嘴節(jié)流、螺旋條、冷凝水節(jié)能三項新技術(shù)，開發(fā)了一款特級能效的空調(diào)產(chǎn)品KF-26GW/Wa-E0，在2013年度國家舉辦的空調(diào)領(lǐng)跑者測試評比中，實測能效比達(dá)到5.10W/W，遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)一級能效比的指標(biāo)3.60W/ W。從實際試驗數(shù)據(jù)可知，這三項新技術(shù)能明顯地提高空調(diào)器的能效比。

空調(diào)領(lǐng)跑者；噴嘴節(jié)流；螺旋條；冷凝水節(jié)能

1 空調(diào)領(lǐng)跑者概述

2013年，國家決定對節(jié)能產(chǎn)品實施能效“領(lǐng)跑者”制度，對達(dá)到“領(lǐng)跑者”能效指標(biāo)的超高效產(chǎn)品設(shè)立較高的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)貼對象涵蓋了最高效節(jié)能空調(diào)器，即“空調(diào)領(lǐng)跑者”。目前國家發(fā)改委正在醞釀“領(lǐng)跑者計劃”，將引導(dǎo)“空調(diào)領(lǐng)跑者”市場的啟動，預(yù)計于今年實施。

我公司開發(fā)的一款特級能效的空調(diào)產(chǎn)品KF-26GW/Wa-E0在2013年度國家舉辦的“領(lǐng)跑者”測試評比中，實測能效比EER達(dá)到5.10W/W，遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)一級能效比指標(biāo)3.60W/W。本文就此產(chǎn)品在研發(fā)過程中所應(yīng)用的新技術(shù)新材料進(jìn)行研究和探討。

2 噴嘴節(jié)流

2.1 噴嘴結(jié)構(gòu)圖

圖1 噴嘴結(jié)構(gòu)放大圖

圖1是噴嘴結(jié)構(gòu)的放大圖，銅管兩端擴(kuò)口與Φ 6規(guī)格的進(jìn)液管配合焊接，銅管內(nèi)部是噴嘴芯（黃銅材料），制冷方向從喇叭口進(jìn)入，噴嘴芯與銅管采用滾壓工藝密封結(jié)合[1]。在空調(diào)器中應(yīng)用時，將噴嘴放置在室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器進(jìn)液入口處，同時去掉室外機(jī)里的毛細(xì)管，將冷凝器出口與液閥用銅管直接相連。

2.2 噴嘴節(jié)流的優(yōu)點

與傳統(tǒng)的毛細(xì)管節(jié)流相比，噴嘴節(jié)流具有四個優(yōu)點：（1）噴嘴在室內(nèi)側(cè)節(jié)流，這樣，室內(nèi)外機(jī)組的連接管（液管）繼續(xù)對過冷液體進(jìn)行冷卻，進(jìn)一步增加系統(tǒng)的過冷度，提高制冷量，同時降低功耗；（2）噴嘴裝配在蒸發(fā)器入口處，可保證冷媒以霧狀（液態(tài)）進(jìn)入蒸發(fā)器，提高蒸發(fā)效率，同時可避免冷媒從冷凝器輸送至蒸發(fā)器途中提前蒸發(fā)所產(chǎn)生的冷量損失，而毛細(xì)管節(jié)流使冷媒在進(jìn)入蒸發(fā)器之前已處于兩相區(qū)，損失了部分冷量；（3）噴嘴有效節(jié)流長度為4mm左右，冷媒在其通徑內(nèi)部壓力損失小，蒸發(fā)壓力和制冷量較高；而毛細(xì)管長度通常為400mm～1000mm左右，壓力損失大，蒸發(fā)壓力和制冷量較低；（4）能解決蒸發(fā)器分液不均的問題。掛壁式空調(diào)器蒸發(fā)器的流程在設(shè)計上一般分為2～6路，每一路的分液狀態(tài)越均勻，換熱效率發(fā)揮得越充分，制冷量也越高。毛細(xì)管在室外節(jié)流時，要解決分液問題只能通過不斷地更改蒸發(fā)器的流程，不僅試驗工作量大，而且分液結(jié)果也不太理想，各路的分液溫差一般在2℃～4℃以上；采用噴嘴后，通過精調(diào)噴嘴流量，分液溫差能精確控制在0.5℃以內(nèi)。

2.3 試驗方案

圖2是領(lǐng)跑者KF-26GW/Wa-E0的蒸發(fā)器流程圖，有A、B兩個試驗方案，兩個方案的蒸發(fā)器流程相同，共18根U銅管，三進(jìn)三出，每路6根U型管交叉排布。方案A不用噴嘴，三路進(jìn)液管直接與蒸發(fā)器焊接，在室外機(jī)組里用毛細(xì)管節(jié)流，并將系統(tǒng)調(diào)試到最佳狀態(tài)；方案B采用噴嘴節(jié)流，室外機(jī)組里不使用毛細(xì)管，三路進(jìn)液管至蒸發(fā)器的入口處分別焊接了1、2、3號噴嘴進(jìn)行節(jié)流，通過更換三只噴嘴的流量規(guī)格進(jìn)行精調(diào)，也使系統(tǒng)狀態(tài)達(dá)到最佳。

圖2 兩個不同試驗方案的蒸發(fā)器流程圖

2.4 試驗結(jié)果

對A、B兩個方案的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，結(jié)果見表1。從表1中可知，使用噴嘴節(jié)流技術(shù)后，整機(jī)性能與系統(tǒng)狀態(tài)有比較明顯的改進(jìn)：制冷量提高了56.7W，功率下降了21.1W，能效比提高了0.25W/W，分液溫差僅0.4℃，而毛細(xì)管節(jié)流的分液溫差是4.1℃。

表1 A、B兩方案的數(shù)據(jù)對比

3 螺旋條

3.1 簡介

螺旋條是一種超薄不銹鋼帶狀材料，整體呈螺旋狀，具有特定的螺距、橫向直徑和帶材厚度，插入冷凝器排氣入口的U型管內(nèi)之后，能改進(jìn)高溫氣態(tài)冷媒的運(yùn)動軌跡，起到強(qiáng)化換熱的作用。

3.2 結(jié)構(gòu)圖

圖3是冷凝器流程圖和螺旋條與U型銅管的裝配圖，冷凝器為2排半，U型銅管分布為：外排15根（帶L彎）、中排15根（帶L彎）、內(nèi)排12根（直排不帶L彎），流程采用8路×3根→匯總成4組（1ˊ2ˊ3ˊ4ˊ）→交叉匯總成2組（1〞2〞）→2路×8根→匯總2根→總出。在中排8根排氣入口的高溫U型管內(nèi)插入螺旋條，螺旋條的長度以插入至冷凝器的L彎處為準(zhǔn)。

圖3 冷凝器流程圖和螺旋條裝配圖

3.3 試驗結(jié)果

插入螺旋條后進(jìn)行試驗，與原機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，結(jié)果見表2。

表2 冷凝器增加螺旋條后的試驗數(shù)據(jù)

從表2可以看出，在冷凝器的U型管內(nèi)增加螺旋條后，整機(jī)功率下降18W，能效比提高0.17W/W，排氣、冷凝器出口溫度下降，冷凝器換熱效率提高。

4 冷凝水節(jié)能

4.1 原理

將室內(nèi)機(jī)組蒸發(fā)器制冷時產(chǎn)生的冷凝水引導(dǎo)至室外機(jī)組的水箱里，在芯片程序的控制下，室外噴水裝置自動噴射水霧對冷凝器降溫，達(dá)到降低功耗、提高能效比的目的[2]。

4.2 結(jié)構(gòu)圖

圖4是室外機(jī)組噴水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。冷凝水通過接水管從室內(nèi)蒸發(fā)器的積水盤引導(dǎo)過來，從入水口進(jìn)入水箱1，并沿著串連管流進(jìn)水箱2，水箱1和水箱2起儲水作用，水箱2底部安裝一個微型水泵，水泵通過輸水管將水輸送到霧化噴頭（采用雙噴頭），固定條將霧化噴頭固定在室外機(jī)組的頂蓋上，將輸水管伸出頂蓋部分的長度整理好，并用扎線帶與固定條扎緊，防止輸水管擋住水霧。

圖4 室外機(jī)組噴水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.3 試驗方案

從冷凝器流程的排布可知，從上至下8根U型管為排氣入口高溫區(qū)域，通過調(diào)整固定條在頂蓋上的位置和噴頭的角度來調(diào)節(jié)噴水范圍，使其覆蓋冷凝器的高溫區(qū)域。在室外電器上增加一塊控制板和一個繼電器，用于控制和驅(qū)動水泵動作。控制板通過傳感器采集室外環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)溫達(dá)到（35±1）℃以上時，繼電器間歇式通電，開始間歇式噴水，間隔一段時間噴一次，如每隔10秒噴2秒，通過不斷試驗確定最佳的間歇值（噴水間隔時間和每次噴水持續(xù)的時間），從而使機(jī)組達(dá)到最高的能效比。

4.4 試驗結(jié)果

通過大量的試驗后確定，霧化噴頭距離冷凝器表面120mm，噴頭與水平面角度120°，綜合考慮冷凝水的水量，將噴水間歇值確定為每隔6秒噴1秒，與原機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，結(jié)果見表3。

表3 增加冷凝水節(jié)能技術(shù)后的試驗數(shù)據(jù)

從表3可知，增加冷凝水節(jié)能技術(shù)之后，吸氣、排氣溫度略有上升，說明噴水后冷媒循環(huán)速率加快；冷凝器出口溫度下降近4℃、功率下降40.9W，說明冷凝器換熱效率提高；最終整機(jī)制冷量提高40W，能效比提高0.44W/W，性能明顯改善，制冷量2703.9W，功率527.1W，能效比5.13W/W。

5 總結(jié)與展望

噴嘴節(jié)流、螺旋條和冷凝水節(jié)能是空調(diào)行業(yè)里的新技術(shù)，在空調(diào)領(lǐng)跑者KF-26GW/Wa-E0的試驗、開發(fā)中發(fā)揮了比較大的作用，使空調(diào)產(chǎn)品的能效比EER提升到了一個新的水平，隨著國家“領(lǐng)跑者計劃”的推出和實施，這些新技術(shù)必將得到空調(diào)行業(yè)的大力推廣和應(yīng)用，同時，更多更先進(jìn)的新技術(shù)、新材料、新工藝也必將涌現(xiàn)出來，推動空調(diào)制造業(yè)水平的提高。

[1]空調(diào)器噴嘴節(jié)流裝置：中國，201110269294.4[P].

[2]空調(diào)器能效改進(jìn)裝置：中國，201010582798.7[P].

（責(zé)任編輯 楊荔晴）

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，湖北天門人，工程師.