基于六流程微通道冷凝器的空调样机实验研究

　　由于燃料和铜材价格不断高涨以及越来越严格的能效标准以保护环境，空调系统对换热器的材料成本和能效提出了更高的要求。经过在汽车空调行业中多年的设计制造和使用，高效和可靠的微通道换热器已经具备了替代家用、商用空调制冷行业中传统翅片管的内部条件和外部环境[1-4]。Bullard[5]设计了用于干湿气候地区的三流程扁管数分别为38、24、9的微通道冷凝器，相应的空调系统能耗降低了25%。Park[6]则实验对比了第一至第三流程扁管数分别为44、19、11的微通道冷凝器和相近尺寸的翅片圆管式换热器，认为前者的制冷量、COP比后者分别高出3.4%、13.1%。李越峰等[7]在一台分体挂壁式冷暖空调室外机上使用扁管数分别为14、11、9、7、5、4的六流程微通道换热器替代相同迎风面积的传统翅片管式换热器，结果表明空调能效比从五级提高到了3级。张荣荣[8]分别对采用铜管翅片换热器、采用微通道冷凝器和同时采用微通道冷凝器和蒸发器的三套户式中央空调系统进行了实验，结果表明微通道换热器使空调制冷剂充注量减少50.7%，系统性能提高6%以上。饶荣水等[9]将室外机内螺纹铜管翅片换热器更换成微通道换热器，在AHRI(美国制冷空调与供暖协会)的A工况下能效提高了0.22W/W，功耗降低4%，制冷剂充注量减少21.4%。包涛等[10]通过模拟指出设置合理的制冷剂流程，可以使制冷剂压降和传热达到最优。在分析并优化微通道冷凝器流程的基础上[11]，试制了扁管数为11、9、7、5、4、4的六流程微通道冷凝器的窗式空调样机，并在标准焓差实验室内三种不同的工况下对其进行了实验研究。

　　1 微通道冷凝器及空调样机

　　微通道冷凝器由百叶窗式铝质翅片和铝质多孔扁管构成，采用钎焊将翅片和扁管连接在一起，其中扁管共有40根，分为6个流程，冷凝器总重2.285kg。制冷剂从上侧流入集管，并分配给1流程的11根扁管进行流动换热，之后则在另一端的集管内汇合，进入下一流程重新分配，依次经过第2、3、4、5、6流程，最终流出冷凝器，其结构及流动情况如图1所示。微通道冷凝器的主要结构参数为：扁管575mm×2mm×16mm(长×宽×高)，由10个1 mm×1.25mm矩形通道构成的扁管，翅片侧参数见表格1。

　　为了便于直接对比，待测试的微通道冷凝器直接代替传统铝翅片、铜圆管构成的传统冷凝器，安装于已有一体窗式空调平台(机型为CT3W-66C3-F07A)中，该空调采用定速单相空调压缩机和毛细管式节流元件，具体配置如表2所示，窗式空调样机见图2。

　　2 实验环境及工况

　　焓差法空调器试验室(图3)使用空气焓差法来测量房间空调的制冷能力、制热能力、低温非稳态制热能力、功耗、COP、循环风量以及季节能源消耗效率，可作为房间空调的检测装置和设计开发的重要手段。试验室条件符合标准GB/T7725-2004和JIS B 8615-1的要求。试验室包括二个房间(室内侧和室外侧)，每个房间内安装一套空气处理机组，用于控制每个房间内的空气状态。另外，室内侧含有一套风量测定装置，用于测量被测机的风量和出口焓，风量测定装置包含静压箱、接收室、喷嘴和引风机等。其测量方法是将被测空调按实际方式安装，通过控制被试机室内侧和室外侧的干湿球温度，测量室内机进出口空气的温湿度及风量，从而计算出制冷制热能力。该测试平台的重复性精度和准确性精度分别为±1%、±2%。为充分研究该样机在不同工况下的性能，参照文献[12]选择三个工况见表3进行测试。