節流機構位置對空調的影響

傅英勝，陳澤彬，黃 春，宋培剛

（珠海格力電器股份有限公司，珠海 519070）

1 前言

目前市場使用的家用空調大部分是分體式，內外機通過銅管連接。節流機構位置有三種情況:（1）制冷、制熱節流機構都在外機，見圖1;（2）制冷、制熱節流機構都在內機，見圖2;（3）制冷節流元件在內機、制熱元件在外機，見圖3。在蒸氣壓縮式制冷系統中，制冷劑的液體膨脹過程是通過節流機構來實現的。節流機構在實現液體膨脹的同時，還具有以下兩方面的作用:一是將制冷機的高壓部分與低壓部分隔開，防止高壓液體串流到蒸發器中;二是對蒸發器供液量進行控制，使其保持適量的液體使蒸發器換熱面積充分發揮作用。在空調系統中，應用較多的節流機構有毛細管、熱力膨脹閥和電子膨脹閥。

制冷系統中高壓液體經節流后變為汽液兩相態，節流機構位置不同導致連接管冷媒狀態不同，對機組噪音、性能及灌注量都會有影響。

目前關于這方面的資料不多，本文通過實驗方法分別從這三方面進行分析，為系統設計人員及工程安裝人員提供參考。

圖1 制冷、制熱節流機構都在外機

圖2 制冷、制熱節流機構都在內機

圖3 制冷節流元件在內機、制熱元件在外機

2 對內機噪聲的影響

空調內機噪聲是由多種聲源組成的非常復雜的聲學系統產生。其噪聲源主要構成有如下幾個方面:一是風葉的空氣動力噪聲，包括旋轉噪聲和渦流噪聲等;二是結構振動噪聲，主要為電機振動、風葉旋轉產生的振動噪聲;第三是制冷劑在管道內高速流動產生的氣流脈動噪聲，冷媒節流后是兩相紊流，容易產生不連續的高頻液流聲。節流元件在室內機這種液流聲更加明顯。將一臺出現液流聲的風管機毛細管移到外機上其音質有明顯改善，其頻譜圖對比如下

實驗分析:節流毛細管在內側時，內機液流聲明顯 （295．5Hz），而且噪聲總值也比毛細管安裝在外側高2．6dB（A），液流噪聲的產生原因是冷媒經過節流后以氣液兩相存在，而氣泡在管道流動因為壓力下降或者其他原因引起破裂或者撞擊管壁，通過蒸發器U管把聲音放大，該聲音像煮開水時氣泡破裂聲音，于是稱其為煮開水聲。毛細管在外側時節流后的液體經過連接管后，使冷媒流動更加連續，液流聲大大降低。

圖4 節流毛細管在內機

圖5 節流毛細管在外側

3 對機組性能及灌注量的影響

3.1 理論計算

討論對象機組為某出口機型，制冷量16kW，冷媒R22，內機為風管機，連接冷媒管液管規格?12×1mm、冷媒氣管規格?19×1mm

當制冷毛細管安裝在內機時 （圖2所示），每米長連接管所存冷媒量 （冷媒狀態表壓1．8MPa、冷凝器出口溫度 38℃，比容 0．00091 m3/kg）:

其中:d為液管內徑，m;v為液體冷媒比容，m3/kg;

當制冷毛細管安裝在外機時，連接管中為汽液兩相冷媒，每米長連接管冷媒量 （冷凝壓力1．8 MPa、蒸發壓力0．46MPa，冷凝器出口溫度38℃，比容0．0015 m3/kg）:

其中:d為液管內徑，m;v為液體冷媒比容，m3/kg;

當連接管長度為7．5m，制冷毛細管安裝在內機、外機相差冷媒量:

3.2 實驗機組及溫度測點介紹

如圖6所示

壓力測點1——系統排氣壓力

壓力測點2——系統吸氣壓力

壓力測點3——制冷冷凝后壓力

壓力測點4——制熱冷凝后壓力

溫度測點1——壓縮機排氣溫度

溫度測點2——壓縮機吸氣溫度

溫度測點3——制冷過冷溫度

溫度測點4——制熱過冷溫度

圖6 實驗機組及溫度測點

3.3 實驗驗證

3．3．1 制冷性能對比

使用同一套機組，在灌注量為6．0kg時，更換節流毛細管位置，測試名義制冷工況下的性能，其實驗結果如下:

圖7 制冷時的機組參數對比

圖8 制熱時的機組參數對比

毛細管安裝在外機時實測制冷量16001W、能效比為2．8;而毛細管安裝在內側時的實測制冷量14746W、能效比為2．7。

機組其他參數對比見圖7:當毛細管安裝在外機時，制冷系統高壓區容量變小，大部分冷媒都堵在冷凝器內，表現出來的現象是冷凝溫度高、過冷度大;毛細管安裝在內機的過冷度小、吸氣過熱度大——系統出現缺冷媒現象。

當節流毛細管安裝在內機冷媒灌注量為6．25kg時，其性能參數與節流毛管在外機灌注量為6．0kg相當，實驗與理論計算相差2%。

3．3．2 在名義制熱工況下測試其性能，其實驗結果如下:

性能對比:毛細管安裝在外機時實測制熱量19092W、能效比3．7;而毛細管安裝在內側時實測制熱量19063W、能效比3．7。

機組其他參數對比:機組運行制熱工況時，冷媒在室內側冷媒冷凝，室內側換熱器容積比室外側換熱器容積要小，系統所需冷媒量要比制冷小，表現出來的現象是毛細管在外側、內側對機組壓力及過冷度、吸氣過熱度的影響不大，見圖8。

4 結論

本文針對節流裝置在空調制冷系統不同位置，分析了這種情況下對分體空調噪聲、性能及灌注量的影響。從實驗結果看，節流裝置安裝在外機時由于內機分流裝置遠離節流裝置，分流時不容易產生液流聲，音質更好;節流機構的位置對機組制冷性能及灌注量影響較大，節流機構在外機時所需制冷劑更少，節流機構的位置對機組制熱性能影響不大。綜上所述，節流機構在外機優于節流機構在內機。

［1］鄭賢德．制冷原理與裝置［M］．北京:機械工業出版社，2001

［2］許成威．空調噪音的來源、診斷和降噪研究 ［J］．科技風，2012（4）:108

［3］時陽，朱興旺，陳明，等．制冷器具中制冷劑充流量的計算［J］．鄭州輕工業學院學報，1999，4（1）:11－20