摘要：随着工业化社会的发展，气候变化越来越频繁，极端天气出现的几率也越来越大，尤其是夏季高温天气使得人们生产生活条件受到了严峻考验。再这样的条件下，家用空调器作为一种简单耐用的降温装置，已经被越来越多地运用到日常生湖中。有鉴于此，本文对家用空调器的性能进行研究，主要通过补气增焓的方法来分析其对家用空调器制冷性能的影响，可以为目前高温制冷家用空调器的性能设计提供参考。
关键词：高温制冷，家用空调器，性能研究
引言
空气源热泵以其可调节性强、污染物排放少、使用方便等优点被广泛运用到我国生产生活各领域。在家用空调器领域，热泵型空调器同样具有广阔的市场，其具有调节空气的双重功能，即冬暖夏凉。但是，目前大多热泵型空调器并不适合于在高温环境下运行，主要受三方面的影响：其一，一旦热泵型空调器在高温环境下运行，其整个制冷系统所承受的压力会大幅度上升，这对热泵型空调器的耐压性是很大的考验；其二，空调压缩机气体转化的时候温差过大或使得其内部的油质变差；其三，外部环境温度过高会造成空调压缩机气缸内部的温度升高，空调器处于自我保护功能会停机，如果有些空调器不具备自我保护设置，则压缩机很可能烧毁。除了以上原因，热泵型空调器的制冷剂也是其性能高低的一个重要影响因素，这主要体现在空调器的环保方面。目前我国使用较多的空调制冷剂是R22，其对臭氧层有很大的破坏作用。虽然业内提出可以将R410A作为R22的替代品，然而要投入实际生产中来还需要一段时间，况且R410A本身性质并非很理想，从经济层面来说也不划算。因此，R32以其环保性能以及较高的稳定性成为了潜在的R22替代品，但是具有戏剧性的是，R32在高温条件下并不适合使用。这就促成了如何在高温调价下运用R32作为家用空调器制冷剂并使得家用空调器的性能提升的问题。
1.补气增焓理论介绍
本文研究的家用空调器的制冷都是通过补气增焓实现的，其具体过程是：高温、高压状态下的制冷剂气体通过空调压缩机排至空调器的换热器中，由于温度骤降，制冷剂从气体变为液体，随着温度的进一步降低，制冷剂液体会变成过冷液体。制冷剂过冷液体会通过毛细管流到中间压力处成为气体液体混合状态，进而进入闪蒸汽。在闪蒸汽中，处于气体状态的制冷剂会迅速被蒸发并在补气口进入空调压缩机，形成一条补气回路；而在闪蒸汽中处于液态的部分制冷剂会达到饱和状态，经过电子膨胀阀，最终会进入室内换热器，与室内高温空气相遇，制冷剂会逐渐变为气体并蒸发，形成一条主回路。需要说明的是，遇到室内高温空气而被蒸发的制冷剂会再次被压缩机吸进去并经过压缩过程与上述补气回路吸进去的制冷剂混合，两者会经过进一步的压缩，最后被排出压缩机外。这就是整个补气循环空调器的制冷过程。
2.研究平台
为了保证实验结果的科学性，本次进行的家用空调器高温调价下性能研究在国家标准焓差实验室进行。其中采用额定制冷量为5000瓦的分体热泵型变频柜机作为实验研究的空调器对象，而其余的空调器配置为：R410A制冷剂、毛细管（毛细管之间有由闪蒸汽和电磁阀组成的补气回路）、电子膨胀阀、空调压缩机（此空调压缩机属于补气增焓型）。
实验开始之前首先将毛细管的长度固定在一定范围之内，空调压缩机的频率一般为65赫兹，而闪蒸汽和电磁阀组成的补气回路需要暂时关闭，然后测定在不同温度环境下空调系统的制冷能力及其在特定制冷能力下达到的工作功率和排气温度。本次实验中应该在三组不同的温度条件下测定：室内干湿球温度和室外干湿球温度分别为：（34/24.7、45/27.5）；（34/24.7、47.5/27.6）；（34/24.7、50/28）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，为了测定室内温度对家用空调器性能的影响，应该保持室外温度不变而每次将室内温度变化，三次的温度为（34/24.7、45/27.5）；（32/24.5、45/27.5）；（30/24.2、45/27.5）。
3.实验结论
3.1室外温度对高温制冷家用空调器性能的影响
以上测试实际上是在室内温度保持不变的情况下逐渐提升室外温度对高温制冷家用空调器的制冷能力以及功率、排气温度等指标进行测试的。最终结果表明，随着室外温度的增加，高温制冷家用空调器的制冷能力、工作功率以及排气温度基本呈现出比较明显的线性变化。本次研究中室内温度控制在24.7摄氏度，第一次室外温度上升了0.1摄氏度，其功率相应增加了25瓦。第二次室外温度从27.6摄氏度直接上升到了28摄氏度，其功率增加幅度相对也较高，增加了84瓦。而这两次室外温度的改变都造成了空调器的制冷性能系数的下降，两次分别下降了21.7%和31.9%。
因此可以看出，在其他条件保持不变的时候，随着室外环境温度的上升，空调器制冷循环的蒸发温度不会改变，而其冷凝温度则会迅速上升，这造成压缩比上升，所以空调器压缩机的压缩效率会降低，因此空调器的制冷性能会相对降低。
3.2室内温度的影响
最终结果显示，当外界温度相同的条件下，家用空调器工作的室内温度越低其制冷量下降越明显，最终的结果是制冷能力降低，具体表现为：将外界温度控制不变而室内温度由24.6摄氏度两次分别降低至25.4摄氏度、24.2摄氏度，第一次其制冷量下降了512瓦，同比下降了17.8%，与此同时家用空调器的耗电量也有所下降，降低了58瓦，同比下降4.1%；第二次其制冷量下降了1046瓦，同比下降了51.0%，其耗电量比第一次室内温度改变时变化量更大，下降了185瓦，同比下降了8.7%。
由此可以看出，补气增焓对改善室内空气温度起到了一定的作用，但是与此同时，补气增焓会增大整个空调系统的压力，对其管道的耐压性提出了一定要求。
4.相关建议
①补气增焓型家用空调器能够提升空调器耐高温能力可在高温环境下的制冷能力，在当今环境温度日益增长的大背景下，城市居民生活中十分需要这样的空调器，尤其是南方部分地区，高温制冷家用空调器能够有效改善室内酷热的环境。一般情况下，这种高温制冷家用空调器能够调节的温度范围较大，最低可达零下7摄氏度，而最高可达五十多摄氏度。
②上面的结论显示，补气增号型的空调器能够降低空调压缩机的排气温度，且其排气压力有所增长，这无疑巩固了高温制冷家用空调器的制冷可靠性。
5.小结
本文主要通过控制变量的方法研究了高温制冷家用空调器的性能，以补气增焓为主要研究思路，对室内温度以及室外温度对高温制冷家用空调器一些重要参数，诸如制冷能力、排气温度、工作功率等进行了分析，结果表明，室外温度和室内温度都对高温制冷家用空调器的这些性能有关参数有一定的影响。高温制冷家用空调器补气增焓的工作过程固然可以降低室内温度，然而也提升了系统压力，对系统的耐压性形成了考验，因此需要更换空调器相关部件，压缩机、闪蒸汽以及电磁阀等，一方面达到了高温制冷时的压力要求，另一方面适应了新型制冷剂R32的使用环境。
参考文献
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论文作者:谢李高
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期
论文发表时间:2015/11/20
标签：空调器论文; 温度论文; 高温论文; 补气论文; 制冷剂论文; 压缩机论文; 性能论文; 《基层建设》2015年16期论文;