房间空调器长期使用后能效指标影响因素的定量分析

房庆钰

摘 要：本文主要从冷凝器积灰、蒸发器积灰、制冷剂劣化、运转部件磨损、外界环境温度等影响因素对空调器长期运行性能影响进行研究和分析。

关键词：能效;积灰;磨损;温度;衰减

1 试验样机的选择及试验方法

根据《实用供热空调设计手册》规定，将我国划分成5个气候温区，分别是严寒、寒冷、温和、夏热冬冷和夏热冬暖。分别从5个不同温区中选择制冷量大小不同的分体式空调器，样机为用户家里实际使用的机器，选用测试的空调器为实际运行使用5年以上的机型。样机运回后，不要清洗，也不要换制冷剂，进行额定制冷测试，测试完毕后，用高压水枪清洗室外机冷凝器翅片，重复进行额定制冷测试，然后清洗室内机蒸发器翅片和滤网，再重复进行额定制冷测试，最后排空空调器内的制冷剂，按照铭牌标注的制冷剂量重新灌注制冷剂，再进行额定制冷测试。

1）定频机测试项目：额定制冷，额定制热，高温制冷，低温制热

2）变频机测试项目;额定制冷，中间制冷，额定制热，中间制热，低温制热，高温制冷。

3）测试程序：

实际使用过的样机测试程序必须严格按以下步骤，按a→b→c→d顺序进行。

a）实际使用过的样机运回后，不要清洗，然后测试，测试项目顺序：额定制冷—（中间制冷）— 高温制冷 — 额定制热 —（中间制热）— 低温制热测试。

b）实际使用过的样机测试后，如有条件实验室，可在不拆卸样机的状态下，用高压水枪清洗室外机冷凝器翅片，然后再重复进行额定制冷 —（中间制冷）— 高温制冷 — 额定制热 —（中间制热）— 低温制热测试。

c）然后再清洗室内机蒸发器翅片，再重复进行额定制冷 —（中间制冷）—高温制冷 — 额定制热 —（中间制热）— 低温制热测试。

d）排空實际使用过的样机的制冷剂，然后按照铭牌上的要求灌注相应的制冷剂，再进行额定制冷 —（中间制冷）— 高温制冷 — 额定制热 —（中间制热）— 低温制热测试。

2 试验结果分析

试验重点主要从冷凝器积灰、蒸发器积灰、制冷剂劣化、运转部件磨损、外界环境温度等五大影响因素对空调器长期运行性能影响进行研究和分析。

2.1 冷凝器积灰对空调器长期运行性能的影响

从用户回收回来的空调器不经过任何处理，依据GB/T 7725-2004的测试要求进行额定工况下制冷测试，然后用高压水枪对空调器室外机冷凝器翅片进行清洗，重复额定制冷测试。对未清洗状态空调器额定制冷测试结果与清洗冷凝器翅片后空调器的额定制冷测试结果对比可以发现空调器的制冷能力与制冷能效比EER随着换热器表面灰尘积聚增加而降低，制冷能力的衰减度大约为5%左右，制冷能效比EER的衰减度一般不超过10%，大于对应制冷能力的衰减度。由于空调器冷凝器表面积聚灰尘后，使得冷凝器的传热热阻增大，降低了冷凝器的传热系数，随着空调器运行时间的增长，冷凝器表面积聚的灰尘增多，进而减少了冷凝器与室外空气的有效换热面积，导致冷凝器的换热效果变差，制冷剂经过冷凝器后温度降低幅度缩小，出口温度升高，制冷剂在冷凝器出口的焓值增大，空调器的冷凝温度升高，压缩机效率降低，而其他因素基本不变，空调系统中的制冷剂质量流量变动较小，空调系统的功率增加，单位制冷量减少，所以，能效比EER的衰减率大于制冷能力的衰减率。

2.2 蒸发器积灰对空调器长期运行性能的影响

清洗完冷凝器翅片的空调器额定制冷测试结果与清洗完蒸发器翅片后空调器的额定制冷测试结果对比可以发现空调器的制冷能力与制冷能效比EER随着换蒸发器表面灰尘积聚增加一般呈衰减趋势，制冷能力和制冷能效比EER的衰减度一般不超过5%。由于蒸发器经常在湿工况下运行，为细菌、真菌等微生物寄生在蒸发器表面创造了条件，微生物污垢和灰尘污垢的增加导致蒸发器换热器的换热系数降低，同时换热器空气侧的压降随着微生物和灰尘污垢的增加而增大，从而导致空调器的制冷能力和能效比EER降低。

2.3 制冷剂劣化对空调器长期运行性能的影响

清洗完冷凝器和蒸发器翅片的空调器额定制冷测试结果与重新灌注制冷剂后空调器的额定制冷测试结果对比可以发现随着空调长时间运行后，制冷剂对空调器的制冷能力和制冷能效比EER也有较大影响，空调器长时间的运行，制冷剂的劣化使得空调器的制冷能力和制冷能效比EER降低。由于空调器实际使用过程中，空调制冷系统中除了含有制冷剂外，还含有润滑油，随着空调器的长时间运行，制冷剂和润滑油混合可能存在于制冷循环系统中，而润滑油易于在换热器中滞留，形成换热管内壁的油膜热阻，是传热恶化，使得热交换能力下降。同时，制冷剂和润滑油的混合流动液体在粘度、密度和表面张力等物性方面的变化造成空调器换热管内的换热和流动状态发生变化，从而造成空调器的制冷能力降低。

2.4 运转部件磨损对空调器长期运行性能的影响

运转部件的磨损通常包括空调器的不停开停机和持续长久运行对空调的压缩机、四通阀、制冷循环管路系统等部件的损害，通过空调器重新灌注制冷剂后的额定制冷工况测试结果与铭牌标示的额定制冷工况值对比可以发现空调器的制冷能力和能效比EER对着空调器长期运行时间的增加呈现衰减趋势。随着空调器开停机次数的增加，空调器蒸发器侧的换热系数降低。蒸发器侧换热系数的降低，使得制冷剂与室内空气的换热量减少，从而导致空调器的制冷量降低。一般常用的空调器采用的压缩机为活塞式压缩机，空调器长期运行，压缩机往复次数的频繁增加可能对压缩机的余隙容积、进排气阀造成的损失，使得活塞式压缩机的性能系数降低，从而造成制冷能力的下降。另一方面，空调器的长期运行，使得空调器制冷循环系统管内的传热热阻增大，从而降低换热器的换热系数，导致空调器的制冷能力降低。

2.5 外界环境温度对空调器长期运行性能的影响

依照GB/T 7725-2004的规定要求，采用空气焓值法对8种不同型号冷暖型房间空调器各1台进行实验，空调器性能测试的工况：空调器设定风速为高风，温度设置到最低温度，室内温度工况维持在27/19℃，室外温度工况为2组进行实验。其中：2组室外温度工况为（干球温度35/40℃，湿球温度24/32℃）。可以发现在制冷状态下，不同机型的制冷能力和能效比EER都随室外温度的升高而降低，且变化趋势大致相同，空调器能效比EER的衰减率大于其制冷量的衰减率，但空调器制冷量的衰减率一般不超过8%，能效比EER的衰减率一般不超过15%。

由于实验用的空调器室外机都是风冷冷却式，室内温度维持稳定，其他因素不变时，随着室外空气温度的上升，空调器的冷凝温度升高，使得压缩机的压缩比增加幅度较大，压缩机的输气系数、指示效率、摩擦效率均降低。而其他因素基本不变，制冷剂的质量流量无较大程度的改变，但压缩机效率降低，因此单位质量流量制冷消耗功率增大，空调系统功率增加;由于制冷剂在冷凝器出口的焓值增大，所以单位制冷量减少。结果是空调器的制冷量减少，消耗功率增加，能效比大幅度下降。

3 结语

通过结合当前国内家用空调器产品分布及国内消费者的使用习惯和趋势，明确影响房间空调器长效节能的因素，并对其进行定量分析，从而对家用空调器产品的能效评价方式作进一步深入探讨，为确定更加合理的能效评价体系打下坚实的理论与试验基础。

参考文献

[1]鲁亚俊，马最良，邹平华.暖通空调（第二版）[M].中国建筑工业出版社，2007.293-295.