摘要：车辆空调制冷系统是车辆功能的重要组成部分。通过改变室外环境温度，研究外界环境温度对车辆空调制冷系统能力的影响，是本文的主要研究目的。
关键词：室外温度；车辆空调；制冷系统
简介
随着社会不断发展，车辆成为人们出行的重要交通方式之一，但人们对车辆性能的要求不仅仅局限于外观与速度，车辆空调制冷系统性能的优越与否也是重要考虑因素之一，为了更好的设计与优化车辆空调制冷系统，不断提高完善车辆空调制冷性能，研究室外温度对车辆空调制冷能力的影响是具有必要性的。
1、车辆空调制冷系统结构与原理
1.1 车辆空调制冷系统结构
车辆空调制冷系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、蒸发器、节流膨胀阀、储液干燥器和连接部件组成，空调制冷系统结构如图1所示。
图1 车辆空调制冷系统结构
1.1.1 压缩机
压缩机的作用是将来自蒸发器的低温、低压的气态制冷剂吸入混合后再充分压缩，随后产生高温、高压的制冷剂，然后将产生的制冷剂通过连接器输送到冷凝器中。
1.1.2 冷凝器
冷凝器的主要作用就是将压缩机排出的高温高压的气态制冷剂与外界的空气进行热量交换，实现一个能量的转移过程，由此有效的凝结为高温高压的液态制冷剂。车辆空调系统中采用的冷凝器典型结构主要有管片式、管带式、鳍片式和平行流式四种结构。
1.1.3 蒸发器
一般来说，蒸发器与冷凝器的功能在一定程度上是相类似，它将从液体膨胀装置出来的低温低压的液态制冷剂在蒸发器内进行热交换，由此变换为低温低压的气态制冷剂，即再次改变了制冷器的形态。车辆空调系统中采用的蒸发器典型结构主要有管片式、管带式、层叠式三种常见类型。
1.1.4 节流膨胀阀
膨胀阀通常会安装在蒸发器的入口上，膨胀阀的主要功能是将从冷凝器中流出的高温高压的液态制冷剂节流降压为低温低压的雾状制冷剂，然后使进入蒸发器中的制冷剂汽化充分吸收车内的热量，起到降低车内温度的效果。膨胀阀的另外一个重要功能是利用制冷负荷的变化及压缩机的转速的改变，来合理地改变与调控制冷剂流量，使车内温度能够保持稳定。车辆空调制冷系统的膨胀阀常用的是热力膨胀阀，而热力膨胀阀常见的结构类型有内平衡式、外平衡式和H型膨胀阀三种。膨胀阀一般会采用直立安装的形式，不支持倾倒状态下的安装。针对不同形式的制冷剂，会有针对性的选择与制冷剂更匹配的膨胀阀种类与形式。
1.1.5 储液干燥器
储液干燥器可以看成是车辆空调膨胀阀系统中的重要组成部分，一般将它安装在冷凝器与热力膨胀阀两者之间。主要由储液罐、视液窗、干燥剂、滤网、易熔塞和管接头等组成。
1.2 车辆空调制冷系统工作原理
车辆空调制冷系统的工作原理主要涉及四个过程：压缩过程、节流过程、吸热过程以及放热过程。
车辆空调制冷系统进行压缩，通过压缩机将蒸发器中低压低温制冷剂气体吸入，并经过绝热压缩变成高温高压气体，最终将气体送到冷凝器中。压缩机是车辆空调制冷系统中的关节环节，正是因为压缩机的存在，才能有效保证使制冷剂能在系统内进行循环，完成压缩过程。
通过放热过程，将进入冷凝器的气体与周边的温度进行交换、吸收、溶解，然后放出大量热量，接着进行冷却与冷凝，最后会转换为液体形式的制冷剂。在这个冷凝过程之中，温度高、压力大的制冷剂形成的液体在经过膨胀装置后会逐渐发生膨胀，并且迅速地降低温度与压力，然后通过雾状及细小滴液的形式排出，最终完成节流过程。
吸热过程的主要功能是将排出膨胀装置的雾状制冷剂液体再次重新吸入蒸发器之中，由于制冷剂液体的沸点远远比蒸发器内原有的温度和压力要小的原因，所以制冷剂液体在蒸发变成气体的过程中会需要大量、充分地吸收热量，然后形成低温低压的制冷剂重新进入压缩机内，完成整个循环。
2、实验方案设计
车辆空调制冷系统性能参数主要由制冷量、能效比、空调输入功率等参数组成。本实验主要针对室外温度改变时空调制冷系统性能进行试验，流程如图2所示。
测量额定工况下系统各项参数
图2 试验流程图
具体实验步骤设计如下：
首先，在额定工况下来测定车辆空调制冷系统的制冷能力，得出制冷量、输出功率、能效比等参数。然后，控制其他条件不变，改变额定制冷工况下室外温度，测量并记录在不同室外温度下车辆空调制冷系统的制冷量、输出功率、能效比等参数。由于额定制冷工况室外干球温度为35℃，本实验分别采取27℃、29℃、31℃、33℃、37℃、39℃、41℃和43℃ 为试验测量温度，测得其空调性能参数，并与在额定制冷工况下的性能参数进行对比分析，得到室外温度对车辆空调制冷系统的影响。
3、室外温度对车辆空调系统的试验结果
制冷量与输入功率随室外环境温度变化具有一定的规律，与额定工况相对比，室外温度升高，输入功率有明显升高，制冷量也有升高，但其提高幅度较小，与额定工况制冷量与输入功率相比，制冷量最大提高4.3%，输入功率最高增加16%。室外温度降低时，输入功率与制冷量逐渐降低，制冷量降低幅度较小，相对于额定工况下制冷量最高降低 2.8%，输入功率相对额定工况下功率最高降低 15%。
能效比也随室外温度发生变化，与额定工况相对比，室外环境温度升高，由于制冷量变化率较小且输入功率增大，能效比有明显下降。相对于额定工况下能效比，最大降低11%。随着室外环境温度降低，空调器的制冷性能有所提高，能效比也明显增大，相对于额定工况下能效比，最大可提高8.7%。结果如图3、4所示。
图3 制冷量与功率随外温变化图
图4 能效比随外温变化图
试验证明高温天气时的确对车辆空调制冷效果有所影响，这里面有一
部分原因是因为车辆受室外高温影响较大，夏季在室外温度较高在进行空调制冷值设定时应该设定至25摄氏度左右较为适宜，在日常维护中及时清理空调滤网能够提高空调的制冷效率，在日常运用中及时使用挡光设备可以有效的降低高温对车辆内部温度的影响，从而提供较为舒适的车内环境。
4、结束语
本文首先强调了车辆空调制冷系统性能的重要意义，引出了研究室外
温度对车辆空调制冷系统的试验目的，紧接着介绍了车辆空调制冷系统的结构与工作原理，设计了试验方案设计，并基于该试验方案得到了室外温度对于车辆空调制冷系统的影响。室外环境温度升高，制冷量变化率较小且输入功率增大，能效比有明显下降；随着室外环境温度降低，空调器的制冷性能有所提高，能效比也明显增大。采用优化建议后对车辆的空调制冷系统在室外高温的条件下再次进行性能测试，发现各项参数均得到一定提高，说明优化措施是具有一定效果的。
5、参考文献
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论文作者:朱琛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
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