論多聯(lián)機空調(diào)室外機冷凝器輔助冷卻系統(tǒng)的作用

賈丹

摘 要：為克服多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的室外機冷凝器因環(huán)境溫度過高致使冷凝器散熱不佳，空調(diào)制冷效果下降，服務質(zhì)量顯著降低，故障率逐漸增大的問題。該論文采用人為改變室外機工作環(huán)境的方法，利用自來水或冷凝水噴霧設計冷凝器輔助冷卻系統(tǒng)，對室外機冷凝器進行降溫，改善外機運行環(huán)境，從而提高機自運行效率，降低機組運行故障頻率。

關鍵詞：多聯(lián)機空調(diào);冷凝器;冷凝器輔助冷卻系統(tǒng);運行環(huán)境

1 背景介紹

多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的室外機多放置于露天室外，其冷凝器采用自然風進行冷卻換熱，環(huán)境溫度極大影響了機組的運行效果及故障發(fā)生頻率。例如，在夏季制冷工況下，部分時間段地表溫度可達50℃以上，室外機長期處于高溫環(huán)境中，致使冷凝器散熱不佳，該論文采用人為改變室外機工作環(huán)境的方法，利用自來水或冷凝水噴霧對室外機冷凝器進行降溫，改善外機運行環(huán)境，降低故障率，

2 室外機冷凝器輔助冷卻系統(tǒng)的設計

多聯(lián)機室外機冷凝器輔助冷卻系統(tǒng)（以下簡稱“輔助冷卻系統(tǒng)”）是將自來水或者收集的冷凝水通過加壓水泵輸送至室外機處，通過噴嘴以細水霧形式噴灑到冷凝器周圍，利用水霧蒸發(fā)相變吸熱降低冷凝器翅片及周圍空氣的溫度，進而改善空調(diào)室外機工作環(huán)境，提高冷凝器換熱效率。

為滿足輔助冷卻系統(tǒng)的預期功能，需攻克以下技術重點及難點：

控制模式的設定。除電源控制系統(tǒng)的啟停外，為使得輔助散熱系統(tǒng)能夠根據(jù)室外環(huán)境參數(shù)，以及機組運行狀態(tài)的需求進行自動啟停模式的切換，本論文采用自動溫度控制模式。當冷凝器翅片溫度高于設定值，系統(tǒng)開啟，對冷凝氣進行噴霧冷卻;當冷凝器翅片溫度低于設定值，如陰雨天氣時，系統(tǒng)關閉，防止能耗及水量的浪費。其次，增設斷水保護，以防臨時停水等特殊情況時，水泵空轉(zhuǎn)導致電機燒毀。

控制溫度的確定。輔助冷卻系統(tǒng)的啟停取決于控制溫度和波動閾值的設定。為確定控制溫度和波動閾值，本論文通過對不同控制溫度下系統(tǒng)的散熱效果、多聯(lián)機系統(tǒng)能耗以及輔助冷卻系統(tǒng)的啟停頻次進行綜合分析比較。通過不斷調(diào)試，確定控制溫度宜設定為35±2℃，此時，機組與多聯(lián)機室外機冷凝器輔助冷卻系統(tǒng)綜合運行能耗最低，且能避免多聯(lián)機室外機冷凝器輔助冷卻系統(tǒng)的頻繁啟停。

噴霧粒徑的選擇。在噴霧冷卻過程中，通常水霧粒徑越小，水霧汽化速率越快，單位流量下帶走的熱量越大，冷卻效果越好。為確保噴頭噴出的水霧能充分吸收冷凝器翅片散發(fā)的熱量而汽化，選用孔徑為0.15 m，霧粒直徑為3 um～5 um

的噴頭能夠保證汽化效率90%以上，防止較大水滴形成和附著。

3 系統(tǒng)搭建，落實設計方案

3.1 水路系統(tǒng)安裝

根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構框架，先后完成外機支吊架、噴頭、管路和動力系統(tǒng)的安裝。多聯(lián)機輔助冷卻水路系統(tǒng)，具體安裝結(jié)構示意圖如圖1所示。

3.2 控制系統(tǒng)安裝

多聯(lián)機輔助冷卻控制系統(tǒng)的安裝包括計量電表、電源線、溫度控制裝置、水壓監(jiān)測裝置。具體安裝結(jié)構示意圖如圖2所示。

在完成輔助冷卻系統(tǒng)的初步搭建之后，本論文及時開展系統(tǒng)試運行實驗，查找試運行過程中出現(xiàn)的問題，并及時優(yōu)化修正。

4 能效實驗，量化節(jié)能效果

為量化輔助冷卻系統(tǒng)的應用效果，并探究不同條件對輔助冷卻系統(tǒng)節(jié)能效果的影響，對一6匹多聯(lián)機輔助冷卻系統(tǒng)進行了能效實驗。

實驗方案為：室溫設定為26℃，監(jiān)測記錄不同氣象條件下，輔助冷卻系統(tǒng)啟、停后對應的多聯(lián)機系統(tǒng)的日耗電量、冷凝器翅片溫度、室溫波動情況、以及輔助冷卻系統(tǒng)的用水量。通過對數(shù)據(jù)進行整理分析，對比同一條件下，使用及不使用輔助冷卻系統(tǒng)對應的日耗電量。

實驗表明，當室外氣溫高于30℃時，采用輔助冷卻系統(tǒng)具有較顯著的節(jié)能效果。隨著室外溫度的升高，采用輔助冷卻系統(tǒng)所節(jié)省的電量大致呈增長趨勢，即在一定范圍內(nèi)室外溫度越高，輔助冷卻系統(tǒng)的節(jié)能效果越好。在實驗條件下，日均節(jié)電率為10%;室外溫度為33℃時，當日節(jié)電率高達21%。

5 取得成效

實驗中，對室外風速、溫度、濕度相同條件下，啟用和不啟用輔助冷卻系統(tǒng)時，多聯(lián)機系統(tǒng)的耗電量進行測量。通過實驗數(shù)據(jù)對比分析可知，當空調(diào)室溫設定為26℃時，室外平均溫度分別為30℃、31℃、32℃、33℃時，多聯(lián)機系統(tǒng)日耗電量如圖所示：

由圖3分析可知，當環(huán)境溫度超過30℃時，使用輔助冷卻系統(tǒng)可顯著提高冷凝器的表面換熱效率，降低多聯(lián)機系統(tǒng)能耗。被試驗空調(diào)日均節(jié)約68.75度電，耗水約0.98噸;即每匹空調(diào)每天節(jié)約1.72度電，耗水約0.025噸水。

一般的多聯(lián)機室外機冷凝器采用自然風冷，換熱方式主要是熱對流，換熱效果極大程度上受到環(huán)境溫度、濕度及風速的影響，尤其是在極端高溫條件下，室外空氣溫度與冷凝器翅片溫度溫差過小，導致冷凝器內(nèi)制冷劑熱量無法散發(fā)而處于高溫高壓狀態(tài)，極易出現(xiàn)高壓報警，通過試運行及能效實驗可知，輔助冷卻系統(tǒng)的應用能夠提高翅片散熱的熱流密度，保證冷凝器內(nèi)制冷劑在理想工作狀態(tài)內(nèi)，有效控制輸入電流，降低設備損耗及故障率，延長設備使用壽命。采用輔助冷卻系統(tǒng)，人為調(diào)節(jié)機組室外的運行環(huán)境，能夠提升空調(diào)設備的服務品質(zhì)，保障多聯(lián)機系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，提高人員管理效益。

該系統(tǒng)不受行業(yè)限制，任何使用分體式空調(diào)的場合均可應用，甚至于可進一步推廣應用于其他風冷換熱設備。對于夏季炎熱，熱島效應顯著的城市效果尤其顯著。由于輔助冷卻系統(tǒng)構造簡單，易于控制，可隨所需設備的體量進行相應調(diào)整，不論是大型工業(yè)設備還是家用空調(diào)系統(tǒng)都可以靈活應用，巨大的社會效益顯而易見。

參考文獻

[1]中國建筑科學研究院主編.JGJ174-2010，多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)工程技術規(guī)程[S].中國建筑工業(yè)出版社出版.

[2]徐偉，鄒宇瑜，等.GB50736-2012，民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范[S].中國建筑科學研究院會，北京市北三環(huán)東路30號.