多联机室内机电子膨胀阀制冷剂内泄漏对制冷综合性能系数的影响

郁夏夏，路阳，夏晨光，潘国洪，刘从

（英格索兰亚太工程技术中心，江苏太仓 215400）

多联机室内机电子膨胀阀制冷剂内泄漏对制冷综合性能系数的影响

郁夏夏*，路阳，夏晨光，潘国洪，刘从

（英格索兰亚太工程技术中心，江苏太仓 215400）

本文研究了多联机室内机电子膨胀阀（EEV）内泄漏对制冷综合部分负荷性能系数（IPLV）的影响。本文进行了两组实验研究，研究结果表明：第一组实验时，有一台室内机膨胀阀始终存在内泄漏，最终IPLV为4.53；第二组实验时，关闭的内机膨胀阀没有明显内泄漏，最终IPLV为4.72，比第一组数据提高了4.2%。从实验结果看出，部分负荷下不开机的室内机膨胀阀存在内泄漏，会导致测试的部分负荷制冷量下降，最终导致多联机IPLV降低。因此在进行多联机IPLV测试时需要关注室内机电子膨胀阀的内泄漏。

多联机；制冷综合性能系数；电子膨胀阀；内泄漏

0 引言

随着社会发展，人们越来越关注能源和环境的问题。对于空调系统，能效高代表用户用更少的电得到更多的冷量，能效越高越节能环保。目前市场上用户购买空调已从传统的关注制冷量转变为关注冷量时更加关注能效，同时国家也推出了空调能效之星的评比活动，促进各厂家推出高能效的空调机组。

制冷综合性能系数（IPLV）是评价多联机能效高低的一个重要指标。国标GB/T 18837-2002[1]规定了多联机IPLV的测量和计算方法。实验室需测试多联机100%负荷、(75±10)%负荷、(50±10)%负荷和(25±10)%负荷下的制冷量、输入功率和能效比，根据标准中的公式计算出多联机的IPLV。国标GB 21454-2008[2]中规定的多联机最低能效要求和能源效率等级都与制冷IPLV有着密切的关系。

多联机有着安装灵活、占用空间小和部分负荷能效高等优点，越来越受到广大研究者的关注。研究者从不同的角度研究了多联机的性能分析方法和性能影响因素[3-7]，对多联机的发展有着很好的推动作用。张超甫[8]研究了多联机膨胀阀的运行特性。刘亚兵等[9]分析了内泄漏是电子膨胀阀（EEV）的主要故障之一，内泄漏主要是由高压差和逻辑中没有过盈脉冲等引起的。本文主要讨论室内机电子膨胀阀内泄漏对多联机制冷IPLV的影响。

1 数学模型

图1给出了多联机系统简图。图中多联机室外机主要包括压缩机、气液分离器、油分离器、外机盘管和电子膨胀阀等部件；室内机主要包括室内机盘管和电子膨胀阀等部件；室外机和室内机通过铜管和分歧管连接在一起。制冷时外机出来的过冷高压液体经过分歧管进入有需求的内机变成过热气体并提供冷量，过热气体经过气管进入外机，如此循环。本实验室进行多联机测试时通常在室外机出口的主液管上安装流量计，测量制冷剂侧的流量进而计算制冷剂侧的制冷量，与空气侧的制冷量进行比较来判断制冷量测量的准确性。国标GB/T 19232-2003[10]中规定了风机盘管水侧和空气侧的供冷量平衡误差必须小于5%，本实验室一般也以5%作为制冷剂侧与空气侧冷量的判读依据。

图1 多联机系统简图

流过总液管制冷剂流量为：

式中：

Mtotal——流过总液管制冷剂流量，kg/s；

Mi——流过第i个内机的制冷剂流量，如果第i个内机没有开机，Mi则为由于膨胀阀内泄漏通过的流量，kg/s；

n——内机数量，个。

制冷剂侧制冷量为：

式中：

PRef——制冷剂侧制冷量，W；

hG——制冷剂流过主气管的焓值，J/kg；

hL——制冷剂流过主液管的焓值，J/kg；

N——内风机功率，W。

制冷剂侧制冷量为：

式中：

Qi——第i个内机与空气的换热量，W；

Qt——管路流失的冷量，忽略不计，W。

定义制冷剂侧制冷量与空气侧制冷量的供冷量平衡误差：

式中：

B——空气侧测试制冷量与制冷剂侧制冷量的供冷量平衡误差，绝对值一般需要小于5%，%；

PAir——空气侧测试制冷量，W。

2 实验分析

本实验多联机室外机制冷量为28 kW，装有4台室内机，4台室内机制冷量相等。首先通过一组实验来判断内机膨胀阀是否泄漏。室内机盘管中部装有温度传感器，根据机组逻辑，如果有部分内机开机，则不开机的内机电子膨胀阀关死。如果膨胀阀能够完全关闭（不存在内泄漏），那么盘管中部温度Tm应该和室内环境温差不多；如果膨胀阀存在内泄漏，则中部温度要远远低于环境温度。

首先控制室内环境干球温度27 ℃、湿球温度19 ℃，室外环境干球温度27 ℃。将4台内机全部打开，机组运行一段时间后逐一关闭内机并运行一段时间观察Tm并记录数据。从表1数据可以看出，1号内机关闭时，盘管中部温度远小于环境温度，因此可以判断1号室内机关机时EEV不能完全关闭，EEV存在一定的内泄漏。由于泄漏量比较小，无法测量具体泄漏量大小，因此本文只讨论实验时内机泄漏量下的IPLV和部分负荷制冷量的变化，读者需要不同情况具体分析。

按照标准进行IPLV试验。100%负荷试验时，内机全部开启，测试机组制冷量为27,985 W，功率为7,147 W，制冷剂侧制冷量为28,484 W，供冷量平衡误差为1.77%。两组75%、50%和25%部分负荷试验时需要关闭一部分内机。第一组试验保持1号内机始终关闭（不开机的内机始终存在内泄漏），第二组试验保持1号内机始终开启（不开机的内机不存在内泄漏），两组试验各部分负荷下压缩机频率保持一致。测试数据见表2和表3。其中表2为1号内机一直关闭时的测试数据，表3为1号内机一直开启时的测试数据。

表1 内机关闭时盘管中部温度

表2 1号内机一直关闭时测试数据

表3 1号内机一直开启时测试数据

根据表2中的数据计算出1号内机关闭时的机组的IPLV为4.53；根据表3中的数据计算出1号内机开启时的机组的IPLV为4.72。由此可见多联机部分负荷下，有泄漏的不开启的内机膨胀阀对IPLV的影响较大。

当停机的室内机EEV存在内泄漏时，制冷时，一部分制冷剂从泄漏EEV中经过并与空气进行自然对流换热，一般认为自然对流换热量很小，容易被忽略。表4给出了两组试验空气侧制冷量对比的数据，第二组实验时几乎不存在停机室内机EEV内泄漏，可以把第二组作为空气侧真实制冷量，PAir2-PAir1即为停机内机与空气自然对流换热量。从表4中可以看出，随着负荷的降低，自然对流损失冷量所占的比重不断上升，25%负荷时损失了6.2%的制冷量，部分负荷时的制冷量损失最终导致IPLV的下降。

表4 两组试验空气侧制冷量对比

图2给出了两组数据的供冷量平衡误差对比。相同负荷下，有内泄漏的停机室内机供冷量平衡误差数据要明显大于另外一组，这是由于EEV的泄漏导致一部分制冷剂旁通，旁通的制冷剂与空气进行自然对流换热，这部分换热量未算入空气侧制冷量导致供冷量平衡误差增大。随着负荷的减小，供冷量平衡误差逐渐变大，有内泄漏停机室内机的误差数据变化急剧，而不存在内泄漏的数据变化不大。这是由于随着负荷的降低，总制冷剂流量下降较大，EEV泄漏的流量下降不大，导致泄漏的比重增加，从而导致供冷量平衡误差增加。从表1数据可以看出，盘管中部温度都略小于环境温度，表明盘管都存在微小的泄漏，由于负荷的下降，不开机的内机越来越多，导致供冷量平衡误差变大，但是泄漏量微小，所以第二组数据变化不是很明显。

图2 两组试验供冷量平衡误差比较

比较表2和表3的多联机输入功率，可以发现相同部分负荷下，存在内泄漏的输入功率比不存在内泄漏的输入功率要小，但是相差很小，可以认为两者相当。由于功率相当，不存在内泄漏的测试制冷量较高，因此能效比也较高，最终使得IPLV较高。

3 结论

1）不存在泄漏的停机室内机测量的IPLV比存在内泄漏的要高4.2%（文中室内机泄漏量工况下）；

2）一般都会认为泄漏引起的自然对流换热量比较小，而本文通过实验发现25%负荷时自然对流损失的制冷量占总制冷量的6.2%左右（文中室内机泄漏量工况下），进行多联机部分负荷测试时要注意这部分制冷量的损失；

3）多联机内机膨胀阀的内泄漏会引起供冷量平衡误差的增加。实验室在进行多联机部分负荷测试时如果发现供冷量平衡误差较大，需要考虑是否是由于室内机膨胀阀内泄漏引起的。

从实验分析可以看出：多联机室内机电子膨胀阀内泄漏会造成部分负荷制冷量的下降以及IPLV的降低，测试过程中需要引起关注。

[1] GB/T 18837-2002 多联式空调（热泵）机组[S].

[2] GB 21454-2008 多联式空调（热泵）机组能效限定值及能源效率等级[S].

[3] 周鹏飞, 贺群妮. 多联机空调系统运行性能的影响因素分析[J]. 制冷技术, 2012, 32(3): 62-65.

[4] 寿炜炜, 贺江波. 多联机空调（热泵）机组在南方地区的应用[J]. 制冷技术, 2012, 32(2): 28-31.

[5] 刘传聚, 郑文. 多联式空调（热泵）机组性能及应用述评[J]. 制冷技术, 2006, 26(4): 7-11.

[6] 张俊淼, 吴成斌, 季阿敏, 等. 多联机的三种制冷季节性能评价指标的差异性分析[J]. 暖通空调, 2012, 42(1): 88-93.

[7] 申广玉, 顾中平. 选择不同负荷组合对测试多联机IPLV的影响[J]. 制冷与空调, 2007, 3(7): 75-77.

[8] 张超甫, 李红旗, 赵志刚, 等.多联机系统中电子膨胀阀运行特性研究[J]. 制冷, 2007, 26(1): 50-53.

[9] 刘亚兵, 朱伟, 赵志刚, 等. 电子膨胀阀常见故障分析[J].制冷与空调, 2013, 7(13): 29-32.

[10] GB/T 19232-2003 风机盘管机组[S].

Effect of the Refrigerant Internal Leakage of Electronic Expansion Valve in Indoor Unit for Multi-split Air Conditioners on Integrated Part Load Value

YU Xia-xia*, LU Yang, XIA Chen-guang, PAN Guo-hong, LIU Cong
(Ingersoll Rand Engineering & Technology Center-Asia Pacific, Taicang, Jiangsu 215400, China)

The effect of internal leakage of electronic expansion valve (EEV) in indoor unit for Multi-split air conditioners on integrated part load value (IPLV) is studied in the paper. Two groups of experimental investigation were performed. The experimental result shows that, the cooling IPLV of one group is 4.53 when one shut-down indoor unit has the problem of internal leakage under part load condition; the cooling IPLV of other group is 4.72 when all indoor unit have no internal leakage and the IPLV is improved by 4.2%. The experimental results show that, there is refrigerant internal leakage in EEV of indoor unit which is shut down under part load condition, leading to the decrement of the cooling capacity and IPLV. So attention should be paid to indoor unit EEV when doing IPLV test.

Multi-split air conditioners; Integrated Part Load Value; Electronic expansion valve; Internal leakage

10.3969/j.issn.2095-4468.2015.01.207

*郁夏夏(1986-)，男，工程师，硕士。研究方向：制冷空调。联系地址：江苏省太仓市苏州东路88号，邮编：215400。联系电话：0512-53597743。E-mail：xiaxia.yu@irco.com。