魏后權

摘 要：針對機房空調系統(tǒng)優(yōu)化，設計兩種不同結構的組合式平行流冷凝器，在標準焓差法實驗室進行性能實驗。結果表明：（1）獨立組合式平行流冷凝器在低環(huán)溫工況下會出現(xiàn)欠壓縮及能耗大的問題，降低室外風機轉速可化解欠壓縮問題，但是無法解決換熱效率低下的問題；（2）沿進風方向外側熱管、內側制冷的復合組合式平行流冷凝器可化解制冷系統(tǒng)在低環(huán)溫下欠壓縮能效低的問題，同時優(yōu)化機組外觀。

關鍵詞：平行流換熱器；壓縮比；能耗

引言：平行流冷凝器由集流管、扁管和百葉窗翅片組成，采用鋁材制造，具有換熱系數(shù)高、結構緊湊、質量輕、制冷劑充灌量小、成本低的優(yōu)點[1]。如今，對平行流換熱器的結構和換熱性能越來越成為制冷界研究重點。劉宏宇等建立了平行流換熱器的計算模型，為平行流冷凝器在大型熱管復合環(huán)控機組中的工程應用提供了依據(jù)。設計獨立組合式平行流冷凝器與復合組合式平行流冷凝器，并進行組合式平行流冷凝器的性能實驗，探究不同布局的平行流換熱器的性能特征。

一、機房空調系統(tǒng)冷凝器設計

在分析平行流冷凝器流量分配均勻性以及流程分布基礎上，采用組合式冷凝器結構，其中獨立組合式冷凝器將熱管冷凝器與制冷冷凝器獨立組合；而熱管/制冷復合組合式冷凝器將外側設置為熱管冷凝器，內側設置為制冷冷凝器，制冷、熱管冷凝器以間隔3-5mm距離進行疊加復合，兩對冷凝器呈V字形結構布置。

對于獨立組合式制冷/熱管冷凝器室外空氣經過第一片制冷/熱管冷凝器后，出風溫度很高，導致第二片冷凝器進風溫度很高，大大弱化系統(tǒng)冷凝效率；而對于復合組合式冷凝器，由于熱管工作溫度較低，自熱管冷凝器出來后的空氣被加熱程度低，對內側制冷冷凝器影響不大。獨立組合式冷凝器兩組冷凝器大小不一致，機組外觀較差，熱管冷凝器底部換熱效率較低下；而對于復合組合式冷凝器，熱管冷凝器與制冷冷凝器的間隙，緩解冷凝效率低下問題。

二、組合式平行流換熱器實驗

（一）實驗與分析。組合式平行流實驗在廣東美的暖通設備有限公司焓差法實驗室進行，開啟制冷劑泵驅動系統(tǒng)循環(huán)，冷凝風機全速運行，根據(jù)機組復合模式調整室外側干球溫度為

10℃、12℃、14℃、16℃，控制蒸發(fā)器空氣入口溫度33±1℃，調節(jié)風量使儲液器出液溫度相對穩(wěn)定，測量制冷量等工作性能參數(shù)。

實驗結果：在復合模式下，制冷系統(tǒng)冷凝壓力隨著室外環(huán)溫升高呈穩(wěn)定增長，由于此時環(huán)境溫度低，獨立組合式冷凝器的制冷系統(tǒng)壓縮比處于較低狀態(tài)，即壓縮機處于欠壓縮工況，系統(tǒng)效率低下，壓縮機同樣頻率下其制冷量要略低于復合組合式冷凝器。對于復合組合式冷凝器，熱管冷凝管壓力與制冷蒸發(fā)壓力在該工況下與獨立組合式冷凝器基本一致，而制冷系統(tǒng)冷凝壓力則明顯高于獨立組合式冷凝器。由圖1可得，復合冷凝器壓縮比始終高于獨立冷凝器，基本維持在2.1以上，化解了系統(tǒng)在低環(huán)溫欠壓縮問題，保持系統(tǒng)處于較好的工況下運行。

對壓縮機欠壓縮能耗損失分析，渦旋壓縮機在低壓比時因壓差減小，其容積效率會有所提高，但壓縮比超低（欠壓縮）嚴重影響其指示效率。對于固定內容積比壓縮機而言，當壓縮終了壓力小于系統(tǒng)排氣壓力時，壓縮機處于欠壓縮狀態(tài)，在排氣口打開瞬間，排氣管道內的氣體沖入壓縮腔中，使腔內壓力迅速上升到系統(tǒng)排氣壓力，此過程造成了額外功耗。故當系統(tǒng)處于欠壓縮工況下，其指示效率大幅下降，制冷效率也大幅降低。

結論：在分析組合式平行流換熱器結構和性能的基礎上，

設計了采用兩種不同組合形式平行流換熱器作為冷凝器的制冷機組，并在標準焓差法實驗室進行了制冷性能實驗，得到如下結論：（1）在低環(huán)溫工況下，采用沿進風方向外側熱管、內側制冷的復合組合式平行流冷凝器可化解制冷系統(tǒng)欠壓縮運行問題，提升了系統(tǒng)的運行效率，同時優(yōu)化了機組外觀；（2）獨立組合式平行流換熱器在低環(huán)溫工況采用小風量運行時，可化解系統(tǒng)欠壓縮問題，但無法解決內側冷凝器換熱效率低下問題。

參考文獻：

[1] 王鐵軍，江斌，劉向農，等.平行流冷凝器在12m客車空調中的應用研究[J].制冷學報，2008.29（5）：24-27.