表面冷却器在空调产品检测实验装置的节能设计及应用

徐 倩，李 敏，李朝振

( 上海出入境检验检疫局，上海 200135 )

表面冷却器在空调产品检测实验装置的节能设计及应用

徐 倩，李 敏，李朝振

( 上海出入境检验检疫局，上海 200135 )

本文阐述了表面冷却器实现空调器室内和室外侧测试间的能量交换来实现对空调器产品检测试验装置的节能，着重介绍了加入表面冷却器的目的、表面冷却器的工作原理及设计原理，从而达到实验装置节能的目的。

表面冷却器；实验装置；节能；设计

1 前言

随着经济的发展和人民生活的逐步改善，空调器已迅速的进入普通百姓家庭，与我们的生活越来越分不开了。我国更是空调器生产和消费大国，2015年的产量为8000万台，接近全球生产总量的一半。因此，对于空调检测机构来说既是机遇又是挑战，节能技术已广泛运用于经济社会各个方面，成为新型技术革命的主流。各行各业都在利用最新的技术，节能减排，为创造环境友好型社会做出自己的努力。制冷产品检测试验设备装置装机容量大，且试验周期长，由于采用传统的冷源与热源平衡来控制试验工况，试验过程要消耗大量的电能。

2 空调产品检测试验装置工作原理

房间空调器焓差试验室和热平衡试验室的测试房间环境温度(湿度)都是通过电加热(湿)和制冷机分别提供的热量和冷量来抵消被试空调器产生的冷量和热量，最终达到稳定和控制室内侧和室外侧房间工况的目的。

一台制冷量为3500W(1.5HP)的空调器制冷量测试，只要室内侧房间空气处理设备提供大于3500W的电加热，室外房间空气处理设备(制冷机)提供大于3500W的制冷量就能通过冷和热源的调节维持房间环境的稳定和控制。这种直接用电加热或制冷机提供的热量或冷量来稳定和控制测试房间环境的方法具有方便快捷、工况稳定性好等优点被广泛使用。

但随着被试空调器制冷量的增加，也暴露出此调节方法的不足，以一台制冷量为150kW(60HP)的商用单元式空调器的制冷量测试为例，室内房间空气处理设备要提供大于150kW的电加热，室外房间空气处理设备(制冷机)要提供大于150kW的制冷量才能维持房间环境的稳定和控制，根据能量守恒原理，室内电加热器和室外冷凝机组消耗的电能最终通过冷却塔释放到大气中。不难看出利用此方法需要投入大量设备能力和电力消耗，节能环保效果较差。制热测试过程也是如此。

图1 节能系统流程图

3 表面冷却器节能的工作及设计原理

空调器在进行制冷(热)测试时，为了稳定室内/外的环境温度，室内侧房间需要热(冷)量输入，室外侧房间需要冷(热)量输入，室内外侧房间正好形成互补，通过热回收系统将室外(内)侧房间的热量回收用于室内(外)侧房间空气的加热就能大大降低电力消耗，达到节能的目的，从理论上说，被试机室内机的制冷(热)量和室外机的制热(冷)量在不考虑压缩机输入功率的前提下是平衡的，也就是说如果热回收系统设计合理，效率高，理论上就不需要额外的设备来提供相应的冷(热)量来稳定和控制室内和室外侧房间的环境。但由于要控制房间的湿度及换热温差的限制，不可能通过热回收系统完全代替室内外空气处理设备的电加热和制冷机，但热回收系统作为室内外空气处理设备的电加热和制冷机的补充调节手段可大大的提高室内外房间环境的调节能力，降低电力消耗，起到节能减排的目的。

本试验装置节能系统设计主要由以下几个系统组成：

(1)一级换热循环系统：由空气处理风机、风道及表面冷却器等装置组成的空气-水进行热量交换的系统；

(2)二级换热循环系统：由板式换热器、变频水泵、调节阀、表面冷却器等装置组成的水-水进行热量交换的系统；

(3)三级换热循环系统：由板式换热器二次侧、水泵、冷却塔系统等组成的水-空气进行热量交换的系统。在本级系统中冷却塔通过变频风机的的调节，使得试验时的冷却水温可始终保持在30℃左右，此为制冷和制热时的热源和冷源，在节能系统中起着至关重要的作用。

节能系统流程如图1所示。

节能系统工作原理：按照国标GB/T17758规定空调器制冷量测试的环境条件是：室内侧房间干球/湿球温度27/19℃，室外侧干球温度35℃。被试空调机在进行制冷运行时其出风温度一般在11～15℃，不断向室内侧房间提供冷量，为了维持房间环境的稳定就需要相当于被试机制冷量大小的热量进行补充，通过一级换热循环系统提供的热量，将被试机的出风温度提升至21～25℃，再通过电热系统补充很少的电加热量就能维持房间的环境稳定，在这一调节过程中三级换热循环系统通过板式换热器将从冷却塔的水中吸收的热量传递给二级换热循环系统，二级换热循环系统再通过表面冷却器输送给一级换热循环系统。

按照国标GB/T17758规定空调器制热量测试的环境条件是：室内侧房间干球/湿球温度20℃，室外侧干球/湿球温度7/6℃。被试空调机在进行制冷运行时其出风温度一般在39～45℃，不断向室内侧房间提供热量，为了维持房间环境的稳定就需要冷凝机组提供相当于被试机制热量大小的冷量进行补充，通过一级换热循环系统提供的冷量，将被试机的出风温度降至30～35℃，再通过冷凝机组补充较少的制冷量就能维持房间的环境稳定，在这一调节过程中三级换热循环系统通过板式换热器将从冷却塔的水中吸收的冷量传递给二级换热循环系统，二级换热循环系统再通过表面冷却器输送给一级换热循环系统。

从上述的节能系统工作原理分析可以看出，通过冷却塔水循环系统提供热源和冷源的作用，对被试机出风进行预处理，可节省大量的为维持室内机的测试工况所消耗的电能。

图2 表面冷却器结构尺寸

图3 表面冷却器换热示意图

图4 本课题设计的冷却塔水系统图

室内侧和室外侧表面冷却器分别安装在被试机出风管道与空气处理机进风口连接处，三路水循环系统通过板式热交换器进行连接，通过控制系统对管路的选择控制可实现室内侧与冷却塔的热量交换；室外侧与冷却塔的热量交换以及室内侧和室外侧的热量交换；

为了稳定室内侧的环境需要大量的热量或冷量，如这些热量或冷量由电加热或冷水机组来提供是必消耗大量的电能。在多联机室内侧空气测量箱安装表面冷却器，将空调室内机出风通过表面冷却器与冷却塔进行热量交换，多余的热量可以通过冷却塔排除，需要的部分冷量也可由冷却塔提供，大大地减少了多联机室内侧房间为平衡环境所需的加热量或冷量，在室内侧房间的空气测量箱安装表面冷却器可节约30%的电量。

4 结论

随着科学技术水平的发展和提高，新的技术和设备不断用于生产和生活的各个方面，通过对传统的空调器焓差试验设备进行技术改造和再设计，可以通过表面冷却器实现空调器室内和室外侧测试间的能量交换，实现冷热工况交变过程中的能源的再利用，从而实现制冷产品检测试验装置节能。各行各业只有不断的在技术上进行改革创新，引领潮流，倡导节能环保的发展主题才能使中国制造立于不败之地。

[1] 戴雪伟，李敏，吴俊荣等.用于可燃制冷剂空调器测试的焓差试验室设计[J].检验检疫学刊，2014，24(4)：14-18

[2] 李敏，姜敬德，金星等.房间空气调节器能效评价系统研究[J].检验检疫学刊，2013，23(6)：13-17

[3]中国用能产品能效状况白皮书(2012年)[R].北京：中国质检出版社，2013

[4]中华人民共和国国家标准GB7725-2004 房间空调器[S]

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臭氧气候路演及圆桌会议闪耀中国制冷展 ——圆桌会议大会论坛隆重举办

4月13日，由联合国环境规划署(UN Environment)、环境保护部环境保护对外合作中心(FECO)、联合国开发计划署(UNDP)、中国制冷空调工业协会(CRAA)联合主办的“2017臭氧气候路演及圆桌会议——大会论坛”在上海新国际博览中心E2-M19会议室召开。国家环境保护部对外合作中心主任陈亮、《蒙特利尔议定书》多边基金秘书处高级项目官员 Alejandro Ramirez-Pabon、联合国开发计划署《蒙特利尔议定书》和化学品项目部主管周晓芳、中国制冷空调工业协会理事长史敏参会并致辞。

会议从臭氧气候友好替代技术有关的政策动态、国际制冷剂替代动向、行业面临的挑战与机遇、冷链与物流领域的解决方案4个部分展开报告、分析及讨论。会议吸引了约200位嘉宾到场。

陈亮主任指出，今年是《蒙特利尔议定书》缔结30周年，目前的主要任务是淘汰含氢氯氟烃(HCFCs)。在第一阶段，我国利用赠款资金2.7亿美元，超额完成了2013年冻结和2015年削减10%的目标。根据第二阶段计划，我国将于2020年前淘汰超过1万吨HCFCs的使用。考虑到工商制冷行业涉及的应用复杂多样，企业数量众多，期待更多的企业和个人能够积极参与到这项淘汰任务中来。

Alejandro Ramirez-Pabon强调了《蒙特利尔议定书》基加利修正案的重要性与中国行业在其落实过程中的重要性，他对于我国第一阶段HCFCs淘汰进展给予了高度评价，希望在第二阶段中积极推动，发挥更大作用。

史敏表示，HCFCs淘汰第二阶段计划已拉开序幕，将淘汰超过1万吨HCFCs，实现基准线33%的削减，中国工商制冷空调行业将面临巨大的压力和挑战。为扫除环保替代技术和产品市场应用的障碍，行业组织共同吸引更多的中小企业参与生产线的转换改造工作，开展多种活动包括政策法规完善，标准制修订，替代技术研发，新技术示范应用，推广和宣传、培训等，与企业携手努力，开拓前行，为保护全球臭氧层与减缓气候变暖做出新的更大贡献。

环境保护部环境保护对外合作中心三处副处长钟志锋对行业计划第一阶段实施情况及第二阶段计划进行了详细介绍：第一阶段于2011年7月批准，资金为6100万美元，计划削减淘汰8450吨HCFCs。共签署19个合同，包括两个示范项目，需改造36条生产线；累计淘汰8341吨R22，分配5272万美元资金。第二阶段的目标为淘汰基线水平的33%；削减超过10000吨HCFCs；行业计划通过生产线改造实现6500吨淘汰；共批准资金约8900万美元。

中国制冷空调工业协会张朝晖秘书长在主持会议时表示，在中国制冷展期间组织举办臭氧气候工业圆桌会议和路演，已经连续成功举办了6年。臭氧气候工业圆桌会议和路演为推动中国以及全球制冷空调行业的HFCs淘汰转换行动发挥了有效的作用。希望借助这个平台，持续推进中国及国际同行对臭氧气候友好替代技术和产品，为保护我们臭氧层和人类共同的生态系统做出积极贡献。

——(广东省制冷学会秘书处报道)

The Energy Saving Design and Application of Surface Cooler in the Testing Device of Air Conditioners

XU Qian，LI Min，LI Chaozhen

( Shanghai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Shanghai 200135 )

This paper expounds the surface cooler can realize the energy exchage of air conditioners′testing device between indoor and outdoor test room.Especially introduces the working principle and design principle of the thesurface to save energy of the testing device.

Surface cooler；Testing device；Energy saving；Design

2016-11-10

徐倩(1983-)，男，工程师，硕士研究生，主要从事制冷产品检测工作。Email：xuqian@shciq.gov.cn

ISSN1005-9180(2017)02-085-04

TM925.1 文献标示码：B

10.3969/J.ISSN.1005-9180.2017.02.019