双排冷凝器间距对分体空调能效的影响

0 引言

风冷式冷凝器组成简单、性能稳定可靠，是空调系统中广泛使用的一种换热设备[1-2]。这种冷凝器采用多组盘管结构，并且附带肋片，以加大换热面积。众多学者从不同角度研究了影响冷凝器换热效果的因素[3-5]。根据系统制冷量的不同，风冷冷凝器一般采用单排或者双排结构，但双排风冷式冷凝器存在一个较为显著的缺点：前后两排冷凝器紧凑布置，间距很小，在换热时外排换热管的换热效果能得到比较充分的发挥，而内排换热管由于受风速、空隙等因素影响，其换热性能没有得到充分的应用[6-7]。

本文对空调室外机双排冷凝器的布置间距进行优化，通过对比实验，研究双排冷凝器不同布置间距对空调能效的影响。

1 实验过程

1.1 实验设备

实验平台采用某公司焓差实验室。该焓差实验室系统主要由外围保温结构、空气处理机组、温湿度采样装置、空气流量测试装置、控制系统及测量数据采集系统等组成。实验室由内、外机测试房间组成，分别用于分体空调的室内、外机性能测试。实验时，干球温度测试仪表的精度为±0.2 ℃，湿球温度测试仪表精度为±0.1 ℃。实验对象为KFR70G/BP2NlY型分体壁挂式空调器。实验设备装置如图1所示。

图1 实验设备装置

1.2 实验工况与方法

实验工况：为了节约时间和资源，直接采用测试其他空调器季节能效的实验工况。室内干湿球温度设置为18 ℃/15 ℃；室外干湿球温度设置为35 ℃/24 ℃。一般来说，运行工况对分体空调的整体能效影响不大，尤其是在制冷工况下。2台分体空调在标准工况下运行时，制冷效果较好的一台在其他制冷工况下制冷效果同样会比另一台的制冷效果好。

实验方法：首先对现有的紧凑型布置方式进行实验，当焓差实验室达到上述工况并稳定以后，开启空调器，室内机设定为17 ℃制冷模式，记录空调器运行4 h的系统制冷量、电功率；然后改变冷凝器的布置间距(依次为5，10，15，20，25 mm)，重复上述实验；最后分析对比实验数据。冷凝器布置示意图见图2(图中只给出了1个流程的管路在布置间距d分别为0，25 mm时的示意图)。

图2 冷凝器布置间距示意图

2 实验结果及分析

冷凝器不同布置间距的实验结果如表1所示。由表1可知，改变冷凝器的布置间距对空调的性能具有较大的影响，制冷量随着间距的增大而增大，当间距增至25 mm时，制冷量增比最大，为7.6%。这是由于紧凑型布置时，外界冷却空气依次通过两排冷凝器，通过第一排冷凝器换热完成升温后，再流经第二排，降低了第二排冷凝器与冷却空气之间的温差，而且由于肋片之间间距小，对流经冷凝器的冷却空气产生较大阻力，导致冷却空气流经第二排冷凝器时流速变慢，换热效果受到一定程度的影响。当增大两排冷凝器之间的间距后，外界空气可以被吸入两排冷凝器之间的空隙，直接与第二排冷凝器进行换热，增大了第二排冷凝器与冷却空气之间的温差，并且吸入的冷却空气不用经过第一排冷凝器，空气流速相应增大。此外，增大间距还可能使流经冷凝器的总冷却空气流量变大，从而改善换热效果。

表1 不同布置间距实验结果对比

随着间距的增加，室外风机功率呈现增大趋势，导致此结果的原因是流经冷凝器的总冷却空气流量增大，且流经第二排冷凝器的空气流速增大，使得冷却空气通过整个冷凝器的阻力增大，从而增大了室外风机的功率。

能效比的变化也呈现一定的规律，间距由0 mm增大至15 mm阶段能效比逐渐增大，间距由15 mm增大至20 mm阶段能效比基本持平，间距由20 mm增大至25 mm阶段能效比降低。这是因为开始阶段随间距增大，制冷量的增加速率大于功率的增加速率，因此能效比也呈现增大的趋势；随着间距的继续增大，尽管制冷量继续增大，但是随冷却空气流经冷凝器的阻力增大速率超过制冷量的增大速率，能效比有所下降。

3 结论

1) 改变双排冷凝器的布置间距对分体空调的制冷量、消耗功率及能效比都有较大影响；

2) 制冷量随间距的增大呈现增大的趋势，消耗功率也随着增大，能效比呈现先增大后减小的规律；

3) 在间距15～20 mm的区间范围能效比最大，空调的运行效果最好，最节能。