淺談分體式空調(diào)室外機(jī)散熱的影響因素

冼建威

摘要：現(xiàn)時期我國的住宅建筑里，常常在建筑的凹槽結(jié)構(gòu)中布置室外機(jī)，然后用百葉封閉?？蓪嵸|(zhì)上，室外機(jī)的布置恰當(dāng)與否，對空調(diào)制冷的效果有很大的影響。假使凹槽的尺寸太小，熱空氣就會被逼在狹小的空間里，然后重新被室外機(jī)吸回，這樣就會導(dǎo)致空調(diào)壽命的嚴(yán)重縮短，空調(diào)的制冷性能的嚴(yán)重降低。由此，我們可以知道，室外機(jī)的安裝布置是至關(guān)重要的。本文將從室外機(jī)的安裝背景、安裝方式等來探討影響室外機(jī)的散熱的因素，從而知道怎么樣更好的提高室外機(jī)的運(yùn)行能效。

關(guān)鍵詞：空調(diào)；凹槽；室外機(jī)；熱環(huán)境

一、分體式空調(diào)室外機(jī)安裝背景

伴隨著社會的進(jìn)步，我國空調(diào)企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)數(shù)量都在穩(wěn)步上升，并且空調(diào)已經(jīng)成為提高房間舒適程度的重要工具，基本上已成為人們生活的必備品。據(jù)國家統(tǒng)計局調(diào)查，發(fā)現(xiàn)我國城鎮(zhèn)居民擁有空調(diào)的數(shù)量從2000年的30.8臺上漲到2009年的106.8臺，在上海、浙江、廣東這些地方平均每家大約擁有兩部空調(diào)。而伴隨著家電下鄉(xiāng)、國家節(jié)能補(bǔ)貼等各種政策的出臺，農(nóng)村居民擁有空調(diào)數(shù)量也不斷上升，住宅建筑的空調(diào)需求持續(xù)上漲。而分體式空調(diào)既不需占用大量的空間，也不要復(fù)雜繁瑣的安裝過程，因此得到多數(shù)用戶的喜歡，從而獲得廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)表明，分體式空調(diào)在2005年全部空調(diào)銷售量的占比達(dá)到77.32%?？照{(diào)的大量應(yīng)用帶給了居民方便，同時也帶來了能耗的增加。調(diào)查顯示，我國的城鎮(zhèn)住宅在2004年的空調(diào)總能耗是256億kwh，到了2008年，更是達(dá)到了400億kwh。同時，在《住宅設(shè)計規(guī)范》中指出：當(dāng)最熱月的室外溫度平均大于等于25℃的時候，每套住宅中都應(yīng)該有預(yù)留的安裝空調(diào)的空間。室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)兩部分組成了分體式空調(diào)，而室外機(jī)的安裝會直接影響空調(diào)的運(yùn)行效果。當(dāng)室外機(jī)的安裝環(huán)境狹小時，冷凝器周圍的環(huán)境會偏離軌道，致使室外機(jī)的散熱收到阻擋，從而空調(diào)的運(yùn)行性能就會大打折扣。研究表明：當(dāng)室外機(jī)的進(jìn)風(fēng)溫度每升高1℃，系統(tǒng)的Coefficient of Performance就會降低大約3%，過高的溫度會影響空調(diào)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，正確認(rèn)識室外機(jī)周圍熱環(huán)境的影響，對降低空調(diào)的能耗，提升空調(diào)的效率，實現(xiàn)建筑節(jié)能有重大意義。

二、室外機(jī)的安裝方式

分體式空調(diào)大多有專用的室外機(jī)安裝位置，主要是在建筑立面上，室外機(jī)的安裝具體有下面幾種安裝方式：

1、凹槽式

考慮到建筑的整體美觀，建筑設(shè)計者通常會用鋁合金百葉的結(jié)構(gòu)來遮擋室外機(jī)，將室外機(jī)安裝在建筑凹槽的結(jié)構(gòu)里面，這樣就會讓建筑的立面相對平整。但是這樣室外機(jī)的散熱就會比較差，大多會由室外機(jī)和百葉、墻體的遠(yuǎn)近來決定。

2、擋板式

這種安裝就是規(guī)范大致的安裝位置，直接在室外機(jī)的上下左右裝上擋板，建筑立面外凸出擋板。這種方式會在一定范圍內(nèi)弱化室外機(jī)在視覺上的注意力，讓擋板的構(gòu)成占視覺的主導(dǎo)，比較美觀?？蛇@樣會不便于室外機(jī)的遮擋，多臺布置時會有一定的影響。

3、假陽臺式

假陽臺式就是仿造陽臺造型，設(shè)計出空調(diào)室外機(jī)的安裝機(jī)位。用欄桿做裝飾，在水平底板上放置室外機(jī)。這樣的方式比較常見，并且，這種安裝既可以讓建筑立面豐富，也能讓室外機(jī)的散熱更加有利。

4、外露式

外露式，也可以叫裸裝式。就是不在四周設(shè)置任何遮蔽物，使用鋼結(jié)構(gòu)的支架直接在建筑立面上安裝室外機(jī)。這種安裝在新的建筑立面上比較少見，因為這樣的布置沒有整齊對稱的美感，并且風(fēng)吹日曬雨打會氧化支架的結(jié)構(gòu)，影響路人的安全，現(xiàn)在一般不采用這種方式。

5、遮罩式

這種就是類似防盜網(wǎng)，將室外機(jī)直接用裝飾性的空調(diào)罩遮蔽。一般就是在自己的內(nèi)院或者附近地面，直接用鋁合金框架架在空調(diào)四周。由于空調(diào)品牌多種多樣，安裝位置也不同，建筑設(shè)計者從整體美觀考慮多數(shù)會遮擋隱藏室外機(jī)，這樣就會使室外機(jī)排風(fēng)不暢，溫度過高，制冷性能大打折扣。

三、室外機(jī)散熱的影響因素

空調(diào)室外機(jī)散熱的影響因素有很多，室外環(huán)境、建筑構(gòu)造、防風(fēng)雨百葉、安裝方式、機(jī)型選擇、風(fēng)壓以及朝向等等。下面我們主要講前四種：

1、室外環(huán)境

室外機(jī)安裝在建筑凹槽里時，室外風(fēng)速對其運(yùn)行會有一定的不利影響。室外風(fēng)速加大，空調(diào)的部分熱氣流就會被阻擋，難以吹出，從而形成漩渦，致使回風(fēng)口處被迫吸回這部分熱氣流，熱量就會聚集在凹槽里，室外機(jī)的散熱就會收到阻礙。但是，當(dāng)室外的風(fēng)速達(dá)到某個點時，室外機(jī)的冷凝器會更容易吸入室外風(fēng)，這樣就會更利于室外機(jī)的散熱。同濟(jì)大學(xué)的杭寅有這樣一組實驗，使用Airpark軟件和CFD方法來模擬空調(diào)室外機(jī)的氣流，研究室外機(jī)周圍熱環(huán)境隨著不一樣的室外風(fēng)速而產(chǎn)生的不同的變化。結(jié)果表明：氣流與室外風(fēng)速的影響不大。在室外的風(fēng)速是3米每秒時，室外風(fēng)阻擋了出風(fēng)口處的氣流，但室外風(fēng)進(jìn)入吸風(fēng)口更簡單，這個時候空調(diào)室外機(jī)的運(yùn)行并沒有受到室外風(fēng)的干擾。

2、建筑結(jié)構(gòu)

空調(diào)的散熱一定程度上取決于建筑的結(jié)構(gòu)，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)太過狹小的時候，會使空調(diào)的回風(fēng)受阻，導(dǎo)致空調(diào)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。并且，對于高層多層的住宅用戶，建筑者往往會為了建筑的整體好看讓空調(diào)的室外機(jī)以左右一致或者上下對齊的方式來布置。這樣，在溫度高的夏天，當(dāng)多臺空調(diào)同時運(yùn)轉(zhuǎn)散熱時，周圍的環(huán)境溫度就會集中升高。當(dāng)熱空氣就會往上跑，就會讓高樓層的住戶周圍的環(huán)境增高，上面的設(shè)備缺乏冷空氣，為了達(dá)到同樣程度的制冷效果，就會消耗掉更多的電力，也會影響到空調(diào)的運(yùn)轉(zhuǎn)。T.T.Chow有一個詳細(xì)的解析關(guān)于建筑中室外機(jī)的熱聚集效應(yīng)。他用CFD技術(shù)模擬高層住宅建筑，研究安裝在建筑物凹口的室外機(jī)散熱情況數(shù)值。分析了20層多臺室外機(jī)的散熱程度，對不同的排列安裝方式進(jìn)行比較，都說明了建筑結(jié)構(gòu)對空調(diào)室外機(jī)的散熱影響。

3、防風(fēng)雨百葉

百葉，也說格柵，它具有兩面性。一方面它夠美觀，符合建筑設(shè)計師的要求，另一方面，它又很容易形成熱集聚，影響空調(diào)室外機(jī)的散熱。室外機(jī)的放出的氣流溫度是比環(huán)境溫度高的，并且，氣流溫度是向上升的。當(dāng)使用百葉把室外機(jī)封閉后，如果百葉開度向下，開口較大時，百葉會減低熱氣流的流動速度，且被強(qiáng)制向下的熱氣流會導(dǎo)致冷凝器的溫度上升，進(jìn)風(fēng)溫度也會升高，這樣就會使室外機(jī)更難散熱，甚至出現(xiàn)壓縮機(jī)停機(jī)的狀況。美的公司有過一個實驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)百葉的開度是45℃的時候，室外機(jī)的進(jìn)風(fēng)溫度會在35.8℃到38.3℃之間。因此，對多樓層的室外機(jī)安裝來說，夏季百葉的向上開度是45℃的室外機(jī)運(yùn)行環(huán)境比向下開度45℃的運(yùn)行環(huán)境更優(yōu)。當(dāng)然，這里的百葉還要考慮防雨的問題，因為向上開度的百葉會讓雨水直接流進(jìn)室外機(jī)里。

4、室外機(jī)安裝排列的方式

室外機(jī)的安裝排列方式有很多種，不同的安裝排列方式對室外機(jī)的散熱會有不同的影響。假使若干空調(diào)室外機(jī)都安裝在屋頂或室外其他機(jī)位的時候，室外機(jī)之間的間隔太小，就會使室外機(jī)的通風(fēng)范圍變窄，這會影響空調(diào)性能的運(yùn)轉(zhuǎn)，影響室外機(jī)的散熱。大連理工大學(xué)的張劍使用CFD模式，分析3臺室外機(jī)不一樣的排列位置下的換熱過程。結(jié)果表明，室外機(jī)和室外機(jī)間的間隔最小是0.2m，室外機(jī)四周的豎直壁面和進(jìn)風(fēng)那面的最大間隔是0.8m。不同的排列組合方式對室外機(jī)的散熱有著不同大小的影響，合理擺放好間距，才能讓室外機(jī)更好的散熱，空調(diào)系統(tǒng)更好的運(yùn)行。

四、結(jié)論

通過上面的探討，有一個很明顯的結(jié)論：空調(diào)設(shè)備的制冷性能很大程度上取決于分體式空調(diào)室外機(jī)的散熱。因而我們在進(jìn)行建筑設(shè)計和空調(diào)安裝時，就一定要充分考慮空調(diào)安裝的室外環(huán)境、建筑的整體結(jié)構(gòu)、防風(fēng)雨百葉的開口方式以及室外機(jī)怎樣更好的安裝排列，從而使空調(diào)系統(tǒng)的壽命更長、使用能耗更小，提高室外機(jī)的運(yùn)行能效。

參考文獻(xiàn)：

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