冷媒散热的双层电器盒在变频多联机空调上的应用

温得贤 刘文华 黄仲林 聂鹏飞

（广东TCL智能暖通设备有限公司 中山 528427）

引言

随着变频多联机空调的普及，用户对多联机空调的要求也越来越高，多联机的安装空间和普通空调相比需要更大的空间，特别是空间紧凑的公寓大楼，多联机空调的安装空间十分有限，这就需要在设计时尽量将多联机空调设计得更小。为保证机组的安装空间，解决多联机在空间小的楼房的安装问题，开发结构紧凑的空调已经成为了多联机空调发展的一种趋势。电器盒作为机组配电和控制中心，也面临着散热和小型化设计的要求。现在的空调逐步切换成变频空调，变频驱动板放置在电器盒中散热和空间问题成为首要解决的问题。本文详细介绍一种冷媒散热的双层电器盒在多联机空调上面的应用研究，探讨解决多联机空调电器盒的散热和空间小型化解决方案。

1 常规空调机组的电器盒现状

在空调通用要求的国标《家用和类似用途电器的安全》中对电器盒内部的电器件根据不同的绝缘等级有着不同的温升要求，具体要求如表1所示[1]，根据不同的使用环境要求，电器盒在设计时一般会设计成不同的结构来满足空调设备的空间要求和发热要求。

表1 空调通用国标对电器件发热的要求

在结构方式上，常规空调的电器盒的结构是单层多边形壳体结构。电器盒除了在形状上会有不同外，更多的不同点体现在散热方式上。在散热方式上的处理上，电器盒可以分成3种大的类型，分别如图1、2、3。一种是开放式的自然散热电器盒，一种是封闭式的自然散热电器盒，还有一种是带风扇的电器盒，这种电器盒是针对空调使用环境温度特别高的地方，多联机空调机组会通过加装风扇进行辅助散热，满足电器件的发热要求。

图1 开放式的自然散热电器盒

图2 封闭式的自然散热电器盒

图3 带风扇的电器盒

2 双层电器盒的应用研究

为满足空调的节能和各种智能功能的需求，多联机空调设备会采用变频压缩机，这样使得多联机空调的电器盒除了会配置主板外，还会配置多块变频驱动板和滤波板来满足变频和智能控制的功能。这样也使得电器盒需要更大的安装空间，同时驱动板的散热问题也成了电器盒设计时最大的难点。

多联机空调在空间上的特点一般是压缩机上方会放置电器盒，这样可以充分利用好机组的设计空间。这样单层电器盒的设计方案就会出现两个问题，第一个问题是电器盒和压缩机之间在结构安装上会产生干涉，这样就需要把机组设计得更大，也就无法满足多联机空调小型化的设计需求。第二个问题是单层电器盒需要把所有电器件都放置在同一个平面，这样在走线上就很难到到强弱电的分开，在设计时需要增加很多辅助走线的支架来满足走线，这样也会使得电器盒做得更大。

如图4，将单层电器盒更改为双层电器盒的设计，就可以很好地解决单层电器盒会出现的两点问题。第一个是电器盒在高度上可以设计得更加紧凑，在高度上可以做得更小，从而满足多联机空调上下安装的结构要求。第二个是双层电器盒在电器的布局上，驱动板和滤波板等强电主板一般会放置在底层，一是可以方便冷媒管进行散热，二是可以将强电的走线隔离到底层，主板等弱电板会放置在上层，这样将弱电的走线隔离到上层，从而实现将强弱电独立的分开到上下层，满足空调的紧凑性设计，同时提升了变频空调的电磁兼容特性。

图4 双层电器盒

3 冷媒散热的应用研究

多联机空调在配置变频压缩机时，需要在电器盒内配置变频驱动板。变频驱动板在运行时会产生大量的热量，变频驱动板自身会设置过热温度保护，当温度过高时，会通过停止工作来保护自身内部芯片，这样就会使得空调机组出现频繁的启停操作，同时芯片在长期高温的环境下运行，寿命将减短30～50 %。为了保证机组的稳定运行，就必须解决驱动板的散热问题。随着近几年全球气温的上升，在面对高温环境时，驱动板的散热变得更为重要。为了实现驱动板散热更快、更稳定，多联机空调的电器盒将冷媒散热技术运用到驱动板上。

多联机空调通过冷媒散热在结构上是将一根空调管路引入到驱动板上，利用铝板将管路固定在驱动板上面，在固定前在管路上和铝板上分别涂上散热胶，使两者在热交换上面更加的均匀，结构如图5所示。

图5 冷媒散热在电器盒上的实现图

冷媒散热技术的实现原理需要利用单向节流阀来实现。实现的原理如图6所示[2]，这一过程是利用机组在制冷运行过程中，从压缩机中排出的高温高压冷媒气体在经过单向节流阀后，将高压冷媒降压成低压的液态冷媒。低压的液态冷媒在经过电器盒时，液态冷媒会吸收驱动板上的热量转化成气态冷媒，将电器盒内驱动板的热量带走，在电器盒进出位置分别安装一个单向节流阀，可以实现在多联机空调制冷和制冷状态下均能实现冷媒的降压，从而实现电器盒内部的降温。如果不利用单向节流阀直接对电器盒进行散热，电器盒内部会出现凝露的问题，为解决这一问题，采用单向节流阀可以通过不同孔径的选择来控制冷媒的降温效果，解决电器盒内部的凝露问题，从而实现变频驱动板快速、平稳的降温，最终使机组能够更加稳定的运行。

图6 冷媒散热实现原理

4 结束语

在多联机空调小型化和智能化的趋势下，双层电器盒相较于单层电器盒有着很多优势，可以很好的解决多联机空调结构紧凑化的设计需求，同时满足强弱电控制的分离，提高机组的电磁兼容性。

在散热的处理上，利用机组自身的冷媒进行散热，可以更加快速、平稳的实现变频驱动板的降温，从而使机组能够更加稳定的长期运行，给客户更好的使用体验。