分体空调换热器清洗前后的节能性对比分析(其他)

                         和允锋¹马婷²*周鑫²连之伟²

  1上海建筑科学研究院  2上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院

摘要：定期对分体式房间空调器的换热器进行清洗，不仅可以有效避免其长期运行累积的病菌、灰尘等对室内空气的污染，而且有助于提高空调器的节能效果。因此，本文采用空气焓差法对换热器清洗前后的分体式房间空调器性能进行测试，通过制冷能力和消耗功率这两个参数计算得到换热器清洗前后空调器的能效比。测试结果表明：进行换热器的清洗后，空调器的制冷能力测量均值增加4.37%，消耗功率增加1.21%，而能效比则由2.07增加到2.14，提高幅度为3.12%。

关键词：分体式房间空调器制冷能力制冷消耗功率能效比节能效果

    暖通空调能耗是建筑能耗中的大户，据统计在发达国家中暖通空调能耗占建筑能耗的65%。由此可见，改善和提高空调系统运行效率，减少空调能耗成为亟需解决的问题。分体式房间空调器在生活中得到了广泛的应用，因此提高分体式房间空调器的节能效果尤为重要。已有的研究主要从两方面展开：第一是节能元件和节能技术的采用；第二类是改进空调产品的设计及匹配。而关于空调器换热器的研究，其研究的关注点多在如何强化换热过程上。而对于已建成的空调系统，人们在实际使用过程中发现对空调风系统的清洗对空调器的性能有着重要的影响，其中空调器换热器的清洗节能效果显著。但目前关于换热器清洗对空调器能耗影响的研究，主要采用的是理论分析并结合实例的方法。因此本文通过焓差室的测试，得到与分体式房间空调器节能效果紧密联系的三个参数：制冷能力、制冷消耗功率、能效比，对换热器清洗对分体式房间空调器能耗的影响进行分析。

1  实验方案

1.1实验室介绍

    本次实验在上海建科院20 HP空调焓差实验室进行。焓差实验室由一间室外侧室A和二间室内侧室B和C组成，室内侧B室有1套10 HP空气测量装置和1套5 HP空气测量装置、室内侧C室有1套SHP空气测量装置，室外侧不要求风量测量。

1.2测量参数

    与分体式房间空调器的节能性紧密相关的三个参数分别是：实际制冷能力、制冷消耗功率、能效比。其定义如下：

    1)实际制冷能力。也即空调器的实际制冷量，空调器在额定工况条件下长期稳定制冷运行时，单位时间内从密闭空间、房间或区域内除去的热量总和。

    2)制冷消耗功率。空调器在进行额定制冷能力运行时，所消耗的总功率。制冷能力运行时的消耗功率包括额定制冷消耗功率及额定中间制冷消耗功率。在本实验中测定的是在额定工况下的额定制冷消耗功率。

    3)能效比。能效比是在额定工况条件下，空调进行制冷运行时实际制冷量与实际输入功率之比。空调能效比是一个综合性指标，反映了单位输入功率在空调运行过程中转换成的制冷量。能效比越大，在制冷量相等时空调器节省的电能就越多。

1.3测量方法

    目前空调器制冷量的测试方法有两种：即空气焓差法和房间型量热计法，其中后者又有标定型和平衡环境型两种形式。空气焓差法具有方法简便、装置价廉和节约能量等优点而被广泛采用。因此本实验采用空气焓差法来得到实际制冷能力和制冷消耗功率。

    测试工况按照GBT7725-2004《分体式房间空调器》进行选取。选取的是在额定制冷工况下的T1条件，即维持室内侧进风参数为：干球温度27℃，湿球温度19℃，维持室外侧进风参数为：干球温度35℃，湿球温度24 ℃。

    表1为实验时室内外侧干球温度和湿球温度的实测值，测量值均处在标准所允许的误差范围内。在额定制冷条件下，对换热器清洗前和清洗后空调器（KFR-120LW/WDS）的制冷量和能耗值进行七次测量，得到了七组有效数据。

2  实验结果及分析

2.1制冷能力分析

    从图1可以看出，经过冷凝器和蒸发器的清洗，该空调器的制冷量增大，制冷能力得到提高，且七次测量的结果基本一致，说明实验的测量是较为可靠的。清洗前空调器的制冷量测量均值为9042.8 W，在经过清洗后，制冷量的平均测量值为9437.7 W，制冷量的增幅为4.37%。换热器清洗后传热系数的增加有助于提高空调器的制冷能力。不计辐射换热，由肋片换热器的传热系数计算公式：

下可以得到总传热系数是变大的。而蒸发器侧的传热

计算公式为：

分别为室内侧出风干球温度及室内侧进风干球温度，℃。

    已有研究表明：换热器清洗前后的外表面积可看作无变化。由表2可知：清洗前后，空气侧进风干球温度t_f2由12.42℃降低至10.94℃，在室内侧出风干球温度不变的情况下，温差（t_f1-t_f2）变大。因此，在总传热系数和温差均变大的情况下，可以得到空调器制冷量是增大的。

    从表2可以看出在换热器清洗后，空调器室内测点的风量减小了。已有研究表明：清洗空调换热器，除去换热器表面的结垢、积尘以及寄生的微生物，可以降低通风阻力，因此通风量会变大。而这与实验的结果是相反的。原因可能是：空调的蒸发器是在湿工况下运行的，工作时湿空气的水分会在蒸发器翅片表面冷凝成水珠，冷凝水珠会与相邻翅片水珠连接起来，形成“水桥”。“水桥”会造成翅片间堵塞，风阻增大，风量下降。由此可以推断：蒸发器清洗后，空调出风温度也即室内侧进风干球温度的降低导致“水桥”现象加剧，使得空调器室内的风量减小了。

2.2制冷消耗功率分析

    从图2中可以看出：冷凝器和蒸发器清洗过后，制冷消耗功率的测量均值增大了1.21%。因为冷凝器侧并不会同蒸发器侧一样出现“水桥”现象，因此冷凝器经过清洗后通风阻力降低，通风量会增加。而制冷消耗功率不仅包含压缩机压缩过程的功耗，还包含在换热器侧风机的功耗。已有研究表明：冷凝风量增加时，制冷能力、制冷消耗功率和能效比均随着冷凝风量的提高而增大，不过增长的幅度会逐渐变小。由此我们可以推断：风量的增加会造成制冷消耗功率的增加，并且随着风量的增加，制冷消耗功率增长的幅度会逐渐变小。

2.3能效比分析

    从图3可以看出：冷凝器和蒸发器清洗过后，能效比均值由2.07增加至2.14，提高幅度为3.12%。这说明换热器清洗过后，在制冷消耗功率有不大的增加的情况下，其制冷能力有较大的提高，因此能效比变大了。能效比反映了单位输入功率在空调运行过程中转换成的制冷量，空调能效比越大，在制冷量相等时节省的电能就越多。由此可以得出结论：换热器清洗后，分体式房间空调器能效比增大，更加节能。

3  结论

    通过本次实验，可以得出在对分体式房间空调器的冷凝器和蒸发器清洗过后，换热器的传热性能得到增强，空调器制冷能力增加4.37%、制冷消耗功率增加1.21%、能效比均增加3.12%，虽然空调器的功率略有增加，但空调器的制冷性能和节能性均得到提高。实测中空调器的送风量在清洗后略有下降，可能是由于冷凝水的增多形成“水桥”，造成换热器风阻的增加所致。综上所述，出于健康和节能的考虑，在日常使用中建议定期对分体式房间空调器的换热器部分进行清洗，且可以根据使用情况，给出合理的换热器清洗频率以指导居民对分体式房间空调器的保养维护。