变频空调器超高温制冷技术研究.pdf

广东美的制冷设备有限公司 2016年12月 变频空调器超高温制冷技术研究 我国高温区域分布图 第一节 概述 世界高温区域分布图 重庆 南昌 南京 武汉 福州 新昌 长沙 中东、印度及我国华中、华南地区夏季气温高，持续时间长。 福州 南昌 南京 武汉 新昌 长沙 重庆 22.6% 9.7% 14.5% 9.7% 8.1% 6.5% 17.7% 77.4% 90.3% 85.5% 90.3% 91.9% 93.5% 82.3% 32℃及以上 32℃以下 1700 2050 2400 2750 3100 13 14 15 16 17 18 19 20 冷 负 荷 （ W ） 时刻（时） 重庆 武汉 长沙 南昌 新昌 南京 福州 第一节 概述 2013年长江流域城市夏季气象数据 2013年长江流域城市夏季房间冷负荷需求 全国各住宅小区，空调室外机一般安装在空调格栅里，对散热影响很大。 第一节 概述 经测试，格 栅内温度比 外环境温度 高达15℃。 ? 十二五以来变频空调器逐步成为行业主流，市场销售占比超过50%。 0 1500 3000 4500 6000 35 43 48 55 制 冷 量 （ W ） 格栅内温度(℃) 现有技术产品不同室外工况下能力测试 房间冷负荷 制冷能力 环境温度 (℃)25 30 4033 第一节 概述 ? 高温环境下变频控制系统散热恶化，通过限制压缩机频率来降低发 热，制冷能力大幅下降。 变频空调器在高温环境下的制冷能力衰减问题亟待解决！ 制冷能力下降 制冷需求增加 第一节 概述 技术背景与研究现状： 电控风冷散热技术：换热系数低，高温环境下散热恶化。 第二节单向截止循环降温技术 风冷散热技术图 电控风冷散热技术理论计算 换热量：??1 = ??i??1(??1???2) 传热系数：??1 = 1 δ‘ λ + ???? h0??0??0 翅面总效率：??0 = ??1 + ??f??2 ??0 翅片效率： ??f = th（???? ‘） ????’ 结论：以室外温度43℃为例计算，传热系数????=99.31W/(?? ???K) 第二节单向截止循环降温技术 冷媒散热结构简图 电控冷媒散热技术方案 单向截至循环降温实物图 第二节单向截止循环降温技术 传热系数： 雷诺数： 努塞尔数： 换热量： 电控冷媒散热技术理论计算 结论：以室外温度43℃为例计算，传热系数????′=493.54W/(?? ???K) 第二节单向截止循环降温技术 采用项目方案的传热系数较风冷散热技术提高4倍。 99.31 493.54 0 100 200 300 400 500 600 风冷散热 本技术方案 散 热 系 数 (W /m 2 ·K ) 散热系数对比图 第二节单向截止循环降温技术 ? 同一工况下，智能功率模块温度是压缩机运行频率为单调递增函数。 40 50 60 70 80 90 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 智 能 功 率 模 块 温 度 （ ℃ ） 压缩机频率（Hz） 智能功率模块温度随压缩机运行频率变化图 ? 采用本散热技术，高温环境下压缩机运行频率大幅提高。 第二节单向截止循环降温技术 制冷系统制冷量计算： ? 风冷散热制冷量：Qload = ??????（?1 ? ?4） ? 本技术方案制冷量：Qload′= ??ma′(?1 ′ ? ?4 ′ ) 制冷系统压焓图 频率（Hz） 52 60 68 76 84 92 h1-h4（kJ/kg） 144.1 143.7 143.1 142.6 141.9 141.4 h1-h4（kJ/kg） 144.1 143.2 142.6 142.1 141.3 140.8 差值（kJ/kg） 0.0 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 变化率% 0.00% 0.35% 0.35% 0.35% 0.42% 0.42% 43℃工况不同频率点计算焓差值对比表 结论：采用本技术方案，在相同频率下，能力最大影响0.42%；在高 温环境下，压缩机频率提高，制冷能力大幅增加。 第二节单向截止循环降温技术 在43~55℃室外环境，采用本散热技术样机的制冷量Qload′较风冷散 热技术的制冷量Qload大幅提高。 0% 50% 100% 150% 200% 250% 43 48 52 55 比 值 室外温度(℃) 不同室外回风温度下的制冷量Qload′与风冷散热制冷量Qload的比值 第二节单向截止循环降温技术 行业内空调器最高工作温度： 第三节 性能指标 T1工况 T3工况产品 本技术产品 强劲制冷 正常运行 室外环境温度 3630 2117 965 0 3942 3306 2483 1388 0 2000 4000 6000 43℃制冷 48℃制冷