分體空調換熱器清洗前后的節能性對比分析(其他)

                         和允鋒¹馬婷²*周鑫²連之偉²

  1上海建筑科學研究院  2上海交通大學船舶海洋與建筑工程學院

摘要：定期對分體式房間空調器的換熱器進行清洗，不僅可以有效避免其長期運行累積的病菌、灰塵等對室內空氣的污染，而且有助于提高空調器的節能效果。因此，本文采用空氣焓差法對換熱器清洗前后的分體式房間空調器性能進行測試，通過制冷能力和消耗功率這兩個參數計算得到換熱器清洗前后空調器的能效比。測試結果表明：進行換熱器的清洗后，空調器的制冷能力測量均值增加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%。

關鍵詞：分體式房間空調器制冷能力制冷消耗功率能效比節能效果

    暖通空調能耗是建筑能耗中的大戶，據統計在發達國家中暖通空調能耗占建筑能耗的65%。由此可見，改善和提高空調系統運行效率，減少空調能耗成為亟需解決的問題。分體式房間空調器在生活中得到了廣泛的應用，因此提高分體式房間空調器的節能效果尤為重要。已有的研究主要從兩方面展開：第一是節能元件和節能技術的采用；第二類是改進空調產品的設計及匹配。而關于空調器換熱器的研究，其研究的關注點多在如何強化換熱過程上。而對于已建成的空調系統，人們在實際使用過程中發現對空調風系統的清洗對空調器的性能有著重要的影響，其中空調器換熱器的清洗節能效果顯著。但目前關于換熱器清洗對空調器能耗影響的研究，主要采用的是理論分析并結合實例的方法。因此本文通過焓差室的測試，得到與分體式房間空調器節能效果緊密聯系的三個參數：制冷能力、制冷消耗功率、能效比，對換熱器清洗對分體式房間空調器能耗的影響進行分析。

1  實驗方案

1.1實驗室介紹

    本次實驗在上海建科院20 HP空調焓差實驗室進行。焓差實驗室由一間室外側室A和二間室內側室B和C組成，室內側B室有1套10 HP空氣測量裝置和1套5 HP空氣測量裝置、室內側C室有1套SHP空氣測量裝置，室外側不要求風量測量。

1.2測量參數

    與分體式房間空調器的節能性緊密相關的三個參數分別是：實際制冷能力、制冷消耗功率、能效比。其定義如下：

    1)實際制冷能力。也即空調器的實際制冷量，空調器在額定工況條件下長期穩定制冷運行時，單位時間內從密閉空間、房間或區域內除去的熱量總和。

    2)制冷消耗功率?？照{器在進行額定制冷能力運行時，所消耗的總功率。制冷能力運行時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。在本實驗中測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，空調進行制冷運行時實際制冷量與實際輸入功率之比?？照{能效比是一個綜合性指標，反映了單位輸入功率在空調運行過程中轉換成的制冷量。能效比越大，在制冷量相等時空調器節省的電能就越多。

1.3測量方法

    目前空調器制冷量的測試方法有兩種：即空氣焓差法和房間型量熱計法，其中后者又有標定型和平衡環境型兩種形式?？諝忪什罘ň哂蟹椒ê啽?、裝置價廉和節約能量等優點而被廣泛采用。因此本實驗采用空氣焓差法來得到實際制冷能力和制冷消耗功率。

    測試工況按照GBT7725-2004《分體式房間空調器》進行選取。選取的是在額定制冷工況下的T1條件，即維持室內側進風參數為：干球溫度27℃，濕球溫度19℃，維持室外側進風參數為：干球溫度35℃，濕球溫度24 ℃。

    表1為實驗時室內外側干球溫度和濕球溫度的實測值，測量值均處在標準所允許的誤差范圍內。在額定制冷條件下，對換熱器清洗前和清洗后空調器（KFR-120LW/WDS）的制冷量和能耗值進行七次測量，得到了七組有效數據。

2  實驗結果及分析

2.1制冷能力分析

    從圖1可以看出，經過冷凝器和蒸發器的清洗，該空調器的制冷量增大，制冷能力得到提高，且七次測量的結果基本一致，說明實驗的測量是較為可靠的。清洗前空調器的制冷量測量均值為9042.8 W，在經過清洗后，制冷量的平均測量值為9437.7 W，制冷量的增幅為4.37%。換熱器清洗后傳熱系數的增加有助于提高空調器的制冷能力。不計輻射換熱，由肋片換熱器的傳熱系數計算公式：

下可以得到總傳熱系數是變大的。而蒸發器側的傳熱

計算公式為：

分別為室內側出風干球溫度及室內側進風干球溫度，℃。

    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，空氣側進風干球溫度t_f2由12.42℃降低至10.94℃，在室內側出風干球溫度不變的情況下，溫差（t_f1-t_f2）變大。因此，在總傳熱系數和溫差均變大的情況下，可以得到空調器制冷量是增大的。

    從表2可以看出在換熱器清洗后，空調器室內測點的風量減小了。已有研究表明：清洗空調換熱器，除去換熱器表面的結垢、積塵以及寄生的微生物，可以降低通風阻力，因此通風量會變大。而這與實驗的結果是相反的。原因可能是：空調的蒸發器是在濕工況下運行的，工作時濕空氣的水分會在蒸發器翅片表面冷凝成水珠，冷凝水珠會與相鄰翅片水珠連接起來，形成“水橋”。“水橋”會造成翅片間堵塞，風阻增大，風量下降。由此可以推斷：蒸發器清洗后，空調出風溫度也即室內側進風干球溫度的降低導致“水橋”現象加劇，使得空調器室內的風量減小了。

2.2制冷消耗功率分析

    從圖2中可以看出：冷凝器和蒸發器清洗過后，制冷消耗功率的測量均值增大了1.21%。因為冷凝器側并不會同蒸發器側一樣出現“水橋”現象，因此冷凝器經過清洗后通風阻力降低，通風量會增加。而制冷消耗功率不僅包含壓縮機壓縮過程的功耗，還包含在換熱器側風機的功耗。已有研究表明：冷凝風量增加時，制冷能力、制冷消耗功率和能效比均隨著冷凝風量的提高而增大，不過增長的幅度會逐漸變小。由此我們可以推斷：風量的增加會造成制冷消耗功率的增加，并且隨著風量的增加，制冷消耗功率增長的幅度會逐漸變小。

2.3能效比分析

    從圖3可以看出：冷凝器和蒸發器清洗過后，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運行過程中轉換成的制冷量，空調能效比越大，在制冷量相等時節省的電能就越多。由此可以得出結論：換熱器清洗后，分體式房間空調器能效比增大，更加節能。

3  結論

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