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分體空調(diào)換熱器清洗前后的節(jié)能性對(duì)比分析(其他)

                         和允鋒¹馬婷²*周鑫²連之偉²

  1上海建筑科學(xué)研究院  2上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院

摘要：定期對(duì)分體式房間空調(diào)器的換熱器進(jìn)行清洗，不僅可以有效避免其長(zhǎng)期運(yùn)行累積的病菌、灰塵等對(duì)室內(nèi)空氣的污染，而且有助于提高空調(diào)器的節(jié)能效果。因此，本文采用空氣焓差法對(duì)換熱器清洗前后的分體式房間空調(diào)器性能進(jìn)行測(cè)試，通過制冷能力和消耗功率這兩個(gè)參數(shù)計(jì)算得到換熱器清洗前后空調(diào)器的能效比。測(cè)試結(jié)果表明：進(jìn)行換熱器的清洗后，空調(diào)器的制冷能力測(cè)量均值增加4.37%，消耗功率增加1.21%，而能效比則由2.07增加到2.14，提高幅度為3.12%。

關(guān)鍵詞：分體式房間空調(diào)器制冷能力制冷消耗功率能效比節(jié)能效果

    暖通空調(diào)能耗是建筑能耗中的大戶，據(jù)統(tǒng)計(jì)在發(fā)達(dá)國(guó)家中暖通空調(diào)能耗占建筑能耗的65%。由此可見，改善和提高空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率，減少空調(diào)能耗成為亟需解決的問題。分體式房間空調(diào)器在生活中得到了廣泛的應(yīng)用，因此提高分體式房間空調(diào)器的節(jié)能效果尤為重要。已有的研究主要從兩方面展開：第一是節(jié)能元件和節(jié)能技術(shù)的采用；第二類是改進(jìn)空調(diào)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及匹配。而關(guān)于空調(diào)器換熱器的研究，其研究的關(guān)注點(diǎn)多在如何強(qiáng)化換熱過程上。而對(duì)于已建成的空調(diào)系統(tǒng)，人們?cè)趯?shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)對(duì)空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的清洗對(duì)空調(diào)器的性能有著重要的影響，其中空調(diào)器換熱器的清洗節(jié)能效果顯著。但目前關(guān)于換熱器清洗對(duì)空調(diào)器能耗影響的研究，主要采用的是理論分析并結(jié)合實(shí)例的方法。因此本文通過焓差室的測(cè)試，得到與分體式房間空調(diào)器節(jié)能效果緊密聯(lián)系的三個(gè)參數(shù)：制冷能力、制冷消耗功率、能效比，對(duì)換熱器清洗對(duì)分體式房間空調(diào)器能耗的影響進(jìn)行分析。

1  實(shí)驗(yàn)方案

1.1實(shí)驗(yàn)室介紹

    本次實(shí)驗(yàn)在上海建科院20 HP空調(diào)焓差實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。焓差實(shí)驗(yàn)室由一間室外側(cè)室A和二間室內(nèi)側(cè)室B和C組成，室內(nèi)側(cè)B室有1套10 HP空氣測(cè)量裝置和1套5 HP空氣測(cè)量裝置、室內(nèi)側(cè)C室有1套SHP空氣測(cè)量裝置，室外側(cè)不要求風(fēng)量測(cè)量。

1.2測(cè)量參數(shù)

    與分體式房間空調(diào)器的節(jié)能性緊密相關(guān)的三個(gè)參數(shù)分別是：實(shí)際制冷能力、制冷消耗功率、能效比。其定義如下：

    1)實(shí)際制冷能力。也即空調(diào)器的實(shí)際制冷量，空調(diào)器在額定工況條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定制冷運(yùn)行時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從密閉空間、房間或區(qū)域內(nèi)除去的熱量總和。

    2)制冷消耗功率�？照{(diào)器在進(jìn)行額定制冷能力運(yùn)行時(shí)，所消耗的總功率。制冷能力運(yùn)行時(shí)的消耗功率包括額定制冷消耗功率及額定中間制冷消耗功率。在本實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的是在額定工況下的額定制冷消耗功率。

    3)能效比。能效比是在額定工況條件下，空調(diào)進(jìn)行制冷運(yùn)行時(shí)實(shí)際制冷量與實(shí)際輸入功率之比�？照{(diào)能效比是一個(gè)綜合性指標(biāo)，反映了單位輸入功率在空調(diào)運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)換成的制冷量。能效比越大，在制冷量相等時(shí)空調(diào)器節(jié)省的電能就越多。

1.3測(cè)量方法

    目前空調(diào)器制冷量的測(cè)試方法有兩種：即空氣焓差法和房間型量熱計(jì)法，其中后者又有標(biāo)定型和平衡環(huán)境型兩種形式�？諝忪什罘ň哂蟹椒ê�(jiǎn)便、裝置價(jià)廉和節(jié)約能量等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。因此本實(shí)驗(yàn)采用空氣焓差法來得到實(shí)際制冷能力和制冷消耗功率。

    測(cè)試工況按照GBT7725-2004《分體式房間空調(diào)器》進(jìn)行選取。選取的是在額定制冷工況下的T1條件，即維持室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)參數(shù)為：干球溫度27℃，濕球溫度19℃，維持室外側(cè)進(jìn)風(fēng)參數(shù)為：干球溫度35℃，濕球溫度24 ℃。

    表1為實(shí)驗(yàn)時(shí)室內(nèi)外側(cè)干球溫度和濕球溫度的實(shí)測(cè)值，測(cè)量值均處在標(biāo)準(zhǔn)所允許的誤差范圍內(nèi)。在額定制冷條件下，對(duì)換熱器清洗前和清洗后空調(diào)器（KFR-120LW/WDS）的制冷量和能耗值進(jìn)行七次測(cè)量，得到了七組有效數(shù)據(jù)。

2  實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1制冷能力分析

    從圖1可以看出，經(jīng)過冷凝器和蒸發(fā)器的清洗，該空調(diào)器的制冷量增大，制冷能力得到提高，且七次測(cè)量的結(jié)果基本一致，說明實(shí)驗(yàn)的測(cè)量是較為可靠的。清洗前空調(diào)器的制冷量測(cè)量均值為9042.8 W，在經(jīng)過清洗后，制冷量的平均測(cè)量值為9437.7 W，制冷量的增幅為4.37%。換熱器清洗后傳熱系數(shù)的增加有助于提高空調(diào)器的制冷能力。不計(jì)輻射換熱，由肋片換熱器的傳熱系數(shù)計(jì)算公式：

下可以得到總傳熱系數(shù)是變大的。而蒸發(fā)器側(cè)的傳熱

計(jì)算公式為：

分別為室內(nèi)側(cè)出風(fēng)干球溫度及室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)干球溫度，℃。

    已有研究表明：換熱器清洗前后的外表面積可看作無變化。由表2可知：清洗前后，空氣側(cè)進(jìn)風(fēng)干球溫度t_f2由12.42℃降低至10.94℃，在室內(nèi)側(cè)出風(fēng)干球溫度不變的情況下，溫差（t_f1-t_f2）變大。因此，在總傳熱系數(shù)和溫差均變大的情況下，可以得到空調(diào)器制冷量是增大的。

    從表2可以看出在換熱器清洗后，空調(diào)器室內(nèi)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)量減小了。已有研究表明：清洗空調(diào)換熱器，除去換熱器表面的結(jié)垢、積塵以及寄生的微生物，可以降低通風(fēng)阻力，因此通風(fēng)量會(huì)變大。而這與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是相反的。原因可能是：空調(diào)的蒸發(fā)器是在濕工況下運(yùn)行的，工作時(shí)濕空氣的水分會(huì)在蒸發(fā)器翅片表面冷凝成水珠，冷凝水珠會(huì)與相鄰翅片水珠連接起來，形成“水橋”。“水橋”會(huì)造成翅片間堵塞，風(fēng)阻增大，風(fēng)量下降。由此可以推斷：蒸發(fā)器清洗后，空調(diào)出風(fēng)溫度也即室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)干球溫度的降低導(dǎo)致“水橋”現(xiàn)象加劇，使得空調(diào)器室內(nèi)的風(fēng)量減小了。

2.2制冷消耗功率分析

    從圖2中可以看出：冷凝器和蒸發(fā)器清洗過后，制冷消耗功率的測(cè)量均值增大了1.21%。因?yàn)槔淠�器�?cè)并不會(huì)同蒸發(fā)器側(cè)一樣出現(xiàn)“水橋”現(xiàn)象，因此冷凝器經(jīng)過清洗后通風(fēng)阻力降低，通風(fēng)量會(huì)增加。而制冷消耗功率不僅包含壓縮機(jī)壓縮過程的功耗，還包含在換熱器側(cè)風(fēng)機(jī)的功耗。已有研究表明：冷凝風(fēng)量增加時(shí)，制冷能力、制冷消耗功率和能效比均隨著冷凝風(fēng)量的提高而增大，不過增長(zhǎng)的幅度會(huì)逐漸變小。由此我們可以推斷：風(fēng)量的增加會(huì)造成制冷消耗功率的增加，并且隨著風(fēng)量的增加，制冷消耗功率增長(zhǎng)的幅度會(huì)逐漸變小。

2.3能效比分析

    從圖3可以看出：冷凝器和蒸發(fā)器清洗過后，能效比均值由2.07增加至2.14，提高幅度為3.12%。這說明換熱器清洗過后，在制冷消耗功率有不大的增加的情況下，其制冷能力有較大的提高，因此能效比變大了。能效比反映了單位輸入功率在空調(diào)運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)換成的制冷量，空調(diào)能效比越大，在制冷量相等時(shí)節(jié)省的電能就越多。由此可以得出結(jié)論：換熱器清洗后，分體式房間空調(diào)器能效比增大，更加節(jié)能。

3  結(jié)論

    通過本次實(shí)驗(yàn)，可以得出在對(duì)分體式房間空調(diào)器的冷凝器和蒸發(fā)器清洗過后，換熱器的傳熱性能得到增強(qiáng)，空調(diào)器制冷能力增加4.37%、制冷消耗功率增加1.21%、能效比均增加3.12%，雖然空調(diào)器的功率略有增加，但空調(diào)器的制冷性能和節(jié)能性均得到提高。實(shí)測(cè)中空調(diào)器的送風(fēng)量在清洗后略有下降，可能是由于冷凝水的增多形成“水橋”，造成換熱器風(fēng)阻的增加所致。綜上所述，出于健康和節(jié)能的考慮，在日常使用中建議定期對(duì)分體式房間空調(diào)器的換熱器部分進(jìn)行清洗，且可以根據(jù)使用情況，給出合理的換熱器清洗頻率以指導(dǎo)居民對(duì)分體式房間空調(diào)器的保養(yǎng)維護(hù)。