空调测试用风洞对空调能力的影响

肖薇薇，黄钊

（广东美的暖通设备有限公司，广东佛山528311）

空调测试用风洞对空调能力的影响

肖薇薇，黄钊

（广东美的暖通设备有限公司，广东佛山528311）

针对嵌入式四面出风室内机测试用风洞结构建立了物理模型，并利用数值模拟软件（CFD）对风洞内的流场及传热特性进行数值求解，同时，将求解后的结果与经验漏热损耗进行了对比。通过对比分析发现，现有的测试方法中存在一些问题，提出了解决方法，针对空调能力测试常用的焓差测试法提出了一些建议，比如适当减少测试用风洞保温层的面积以及通过数值模拟结合实测数据进行分析并确定实验修正偏差等，以便能更加准确地评估空调器的基本性能。

风洞；数值模拟；漏热损耗；空调器

空调能力测试的方法一般有热平衡法和焓差法。热平衡法利用能量守恒原理，测试精度高，但效率不高；焓差法利用进出空气焓差值来推算空调能力，测试效率高，测试精度稍低。如果测试风口为小结构尺寸，传热损失较小，但压损较大，精度受到了影响。本文针对四面出风室内机采用大风口结构进行测试，有较高的稳定性，但风口与外界存在传热温差[1]，因此，需要对结果进行修正，能力修正经验为0.032（T回－T送）kW，本文对大风口进行了数值模拟，并与经验修正方法进行了对比。

1 控制方程及边界条件

本文讨论的问题简化为三维、不可压缩、稳态、湍流的物理过程。模型中，流动为紊流，采用k－ε模型，空气比重满足BOUSSINESQ假设，考虑了重力影响。

空气热物性参数方面，β=0.003 K－1，λ=0.024 2 W（m·K），ρ=1.225 kg/m3，cp=1 006.43 J/（kg·K）。假设模型中室内机的4个送风面的温度为13℃（制冷送风干球温度），风速为3.58 m/s，保证进风量为1700 m/h。保温层厚度为实际空调用厚度，采用30 mm，采用CFD软件，对风口内外传热，流体流动进行模拟仿真，计算流体的对流换热和固体的热传导模型[2-3]，室内环境温度为27℃，内机送风口采用速度进口边界，风洞的出口为outflow边界，保温材料为聚乙烯泡沫。保温材质物性参数如表1所示。

表1 保温材质物性参数

2 模型求解

2.1 物理模型

大风口结构图如图1所示。

图1 风口模型

2.2 分析讨论

2.2.1 温度场

温度场剖面图如图2所示。

图2 温度场剖面图

2.2.2 速度场

速度场剖面图如图3所示。

实验结果为：制冷量为11 374 W，风量为1 678 m3/h，送风温度为12.9℃，回风温度为27℃，根据经验计算方法修正值为451 W。

数值模拟结果：风口的传热量为328.7 W。

图3 速度场剖面图

通过数值模拟的结果与经验结果对比发现，修正偏差计算结果稍大于数值模拟的计算结果，主要原因是经验计算方法中风口保温层厚度并不到30 mm，此外，也与保温层材质的物性参数有很大关系。同时，数值模拟结果中未考虑缝隙渗透等因素的漏热等。

3 结论

由数值计算和经验公式对比发现，实际空调能力值要高于焓差法测试值，这样的偏差与保温层材质、面积、厚度、送风温度、环境温度等因素有关，保温层面积大，则实际能力值与测量值偏差越大；保温层厚度越薄，则实际能力值与测量值偏差越大；送回风温差越大，则实际能力值与测量值偏差越大。同时，当考虑到有风渗透或串气时，实际值与测量值偏差将越大。本文提出以下几点建议：①一般要尽量减少保温层面积，以减少通过保温层与环境间的热交换。②可采用通过数值模拟结合实测数据分析，确定风口的最小保温厚度，以保证误差最小化。③对于空调行业，用焓差法测量空调能力、能效，应该在测量值进行修正得出空调实际能力值，这样才能更准确地衡量空调的性能。

［1］杨世铭，陶文铨.传热学［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］江帆，黄鹏.Fluent高级应用与实例分析［M］.北京：清华大学出版社，2008.

［3］王福军.计算流体力学分析——CFD软原理与应用［M］.北京：清华大学出版社，2007.

〔编辑：张思楠〕

R131

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.117

2095－6835（2017）14－0117－02