风冷冷水型中央空调机的研制(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:2

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二、降温效果　　为了测试该空调机的降温效果，我们将空调机安装在深圳高等职业技术学徒工业中心的三间办公用房中，主机放在走廊上，这三间房间总面积为97m2，层高为3.8m，冷负荷比设计负荷要大。在三间房间中分别放置两台风机盘管，其中A房间面积为23m2，放置了两台明装壁挂式风机盘管，B房间面积为27m2，放置了两台卧式明装风机盘管，这两种风机盘管冷量各为3500W。C房间面积为47m2，放置了两台吸顶式风机盘管，冷量为6600W。　　当室外环境温度为33℃，A、B两房风机盘管同时开启，两台压缩机都启动.运行10分钟后，两个房间的干球温度分别达26.8℃和16.5℃，湿球温度可达22.4℃和21.5℃；运行20分钟后，室温都达到26℃，出风温度分别为15.7℃和16.5℃。开机运行3O分钟后，有一台压缩机停机。关闭B房风机盘管，开启C房间风机盘管，经过10分钟之后，出风湿度降为16.5℃，由于C房为一大会议室，有大面积窗户，又是西晒，室温下降速度缓慢。由于本机设计时考虑了0.8的同期利用系数，同时也是为民用住宅设计的，而现在所安装该空调机的A、B、C三房一间为工业用房，均有大面积的窗户，层高为3.8m，实际使用负荷比设计负荷大得多，所以当三个房间的风机盘管同时开启时，降温速度较慢，约经过1个小时才能达到26℃。　　综上所述，该空调机主机的各部件以及末端的匹配，以及降温速度均能满足设计要求。　　三、结束语　　研制的风冷冷水型小型家用中央空调机，采用了一台主机带六个末端装置．满足了多居室住宅的空调要求。与普通的分体式空调器和窗式空调器相比，初投资费较低．耗电量较少，有利于城市的美观。与最近出现的一拖四空调系统相比．制冷剂连接管道短得多，制冷剂的充注量也少得多，减少了制冷剂可能的泄漏而造成对环境的污染及导致的维修费用。采用两台压缩机轮流工作即减少了压缩机的磨损，又延长了整机的寿命，当负荷减少时，可以由一台压缩机带动整个系统工作，实现了能量调节从100％～50％～。。采用遥控控制．使用比较方便，虽然安装费用较高，但维护及运行费较低。随着多居室住宅的兴建，这种家用空调机将有更大的前景。　　对于风冷冷水型小型家用中央空调机，还存在一些问题，如凝结水的排放，进一步降低冷冻水供水温度，采用不冻液，减小水管尺寸有利于家庭使用，将该机改为蓄冷型和热泵型的空调机等，一这些问题还有待于做进一步的研究。
针对目前珠江三角洲和长江三角洲大量兴建的多居室住宅及别墅的空调器使用状况，我们与东范市凌高特种空调制冷设备厂联合开发研制的“风冷冷水型小型家用中央空调机”，主要为四房两厅及别墅提供空调设备。　　一、小型家用中央空调机的研制　　该空调机主机为风冷冷水型，由主机提供冷冻水作为冷源，供回水温度分别为7℃和12℃，末端采用风机盘管对各房间供冷。空调面积为100～120m2，按100W/m2计算，共需12000W冷量．同期利用系数定为0.8，则实际耗冷量为9600W。当环境温度为36℃时，室内温度保持不超过28℃，室内相对湿度不超过68％，噪声低于45分贝，制冷剂采用HCFC22。　　1.1 工况的确定　　（1）本设计按武汉夏季气象条件为参考，夏季室外计算干球温度35.2℃，湿球温度28.2℃，相对湿度80％。（2）冷凝温度tk及冷凝压力Pk：风冷式冷凝器的冷凝温度为进风温度t1＋（13～15），t1=36℃，tk=t1＋14＝50℃；Pk=1942.3 kPa。　　（3）蒸发温度to及蒸发压力Po：　　冷冻水供回水温度为7℃和12℃，蒸发温度to=2℃，蒸发压力 Po=530.83 kPa。　　（4）过冷温度taupc=tk-△t，△t=2℃，taupc=48℃。　　（5）压力差与压力比　　PK/Po=1942.3/530.83=3.66 　　Pk-Po=1942.3-530.83=1411.7kPa。　　1.2 压缩机的选择与计算　　压缩机的使用电压为220V。选用两台美国谷轮公司产的3HP涡旋式压缩机，能效比ERR为3。制冷量Q0为: 　　Q0=EER×N×（2×3）×0.75×1000=13500W 　　两台压缩机能满足工艺要求。这种压缩机机型小，效率高，稳定可靠且噪声低。两台并联工作，由冷冻水回水温度自动控制压缩机的启停，可以使能量调节范围为0～50％～100％，同时可使两台压缩机轮流工作，这样可延长压缩机的寿命。　　　压缩机的电机输人功率为6HP即4.5kW，所以选用两台3HP谷轮涡旋式压缩机。　　1.3 冷凝器的设计　　冷凝器设计为两个，上下并联放置，与两台压缩机对应。考虑到主机外形要尽量适合家庭安装，主机一般放置于阳台上，主机外形要较薄，整体尺寸要尽量小，所以冷凝器设计为L型，基管（铜管）为等边三角，管距为25mm，根据凌高特种空调制冷设备厂的加工条件，采用钢管为φ9.52×0.35mm，翅片厚度δ=0.145mm，片距b=2.0mm。　　冷凝器的热负荷Qk=1.2×9600＝11520W；进、出冷凝器的空气温度t1=36℃、t2=46℃，冷凝温度tk=50℃；风冷式冷凝器的迎面风速ωf=25m/s；冷凝器以外表面为基准的总传热系数K=27W/m2K；对数平均温差△tm=8℃；经计算，得换热面积F=53m2。　　1.4 蒸发器的设计　　为了使主机的外形尺寸尽量小，本机采用高效的板式换热器。根据制冷量Q0和冷冻水供四水温度，选择了瑞典SWEP公司生产的板式换热器，其传热系数可达1187W/m2，总传热面积0.86m2，平均温差11.41℃。蒸发器采用两个板式换热器并联，选用了两个热力膨胀阀，这样制冷剂在两个独立的回路中循环，互为备用。　　l.5 末端装置及水系统设计　　了方便家庭选用，末端设备分别采用了明装壁挂式风机盘管、卧式明装风机盘管、吸顶式风机盘管三种形式，都采用遥控控制。明装壁挂式风机盘管与目前家庭中使用的分体机的室内机十分相似。采用卧式明装风机盘管和吸顶式风机盘管便于与家庭的室内装修相结合。一个房间设一个风机盘管配一个二通电磁阀，由遥控器所设定的室温来控制二通电磁阀的开闭。冷冻水采用闭式机械循环系统，由主机内的水泵将冷冻水吸泵入各房间的风机盘管，在水系统的最高位设一个简易膨胀水箱，不设浮球阀，也可作安装时注水及补水用。　　二、降温效果　　为了测试该空调机的降温效果，我们将空调机安装在深圳高等职业技术学徒工业中心的三间办公用房中，主机放在走廊上，这三间房间总面积为97m2，层高为3.8m，冷负荷比设计负荷要大。在三间房间中分别放置两台风机盘管，其中A房间面积为23m2，放置了两台明装壁挂式风机盘管，B房间面积为27m2，放置了两台卧式明装风机盘管，这两种风机盘管冷量各为3500W。C房间面积为47m2，放置了两台吸顶式风机盘管，冷量为6600W。　　当室外环境温度为33℃，A、B两房风机盘管同时开启，两台压缩机都启动.运行10分钟后，两个房间的干球温度分别达26.8℃和16.5℃，湿球温度可达22.4℃和21.5℃；运行20分钟后，室温都达到26℃，出风温度分别为15.7℃和16.5℃。开机运行3O分钟后，有一台压缩机停机。关闭B房风机盘管，开启C房间风机盘管，经过10分钟之后，出风湿度降为16.5℃，由于C房为一大会议室，有大面积窗户，又是西晒，室温下降速度缓慢。由于本机设计时考虑了0.8的同期利用系数，同时也是为民用住宅设计的，而现在所安装该空调机的A、B、C三房一间为工业用房，均有大面积的窗户，层高为3.8m，实际使用负荷比设计负荷大得多，所以当三个房间的风机盘管同时开启时，降温速度较慢，约经过1个小时才能达到26℃。　　综上所述，该空调机主机的各部件以及末端的匹配，以及降温速度均能满足设计要求。　　三、结束语　　研制的风冷冷水型小型家用中央空调机，采用了一台主机带六个末端装置．满足了多居室住宅的空调要求。与普通的分体式空调器和窗式空调器相比，初投资费较低．耗电量较少，有利于城市的美观。与最近出现的一拖四空调系统相比．制冷剂连接管道短得多，制冷剂的充注量也少得多，减少了制冷剂可能的泄漏而造成对环境的污染及导致的维修费用。采用两台压缩机轮流工作即减少了压缩机的磨损，又延长了整机的寿命，当负荷减少时，可以由一台压缩机带动整个系统工作，实现了能量调节从100％～50％～。。采用遥控控制．使用比较方便，虽然安装费用较高，但维护及运行费较低。随着多居室住宅的兴建，这种家用空调机将有更大的前景。　　对于风冷冷水型小型家用中央空调机，还存在一些问题，如凝结水的排放，进一步降低冷冻水供水温度，采用不冻液，减小水管尺寸有利于家庭使用，将该机改为蓄冷型和热泵型的空调机等，一这些问题还有待于做进一步的研究。