郁夏夏，路陽，夏晨光，潘國洪，劉從

（英格索蘭亞太工程技術(shù)中心，江蘇太倉 215400）

多聯(lián)機室內(nèi)機電子膨脹閥制冷劑內(nèi)泄漏對制冷綜合性能系數(shù)的影響

郁夏夏*，路陽，夏晨光，潘國洪，劉從

（英格索蘭亞太工程技術(shù)中心，江蘇太倉 215400）

本文研究了多聯(lián)機室內(nèi)機電子膨脹閥（EEV）內(nèi)泄漏對制冷綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)（IPLV）的影響。本文進行了兩組實驗研究，研究結(jié)果表明：第一組實驗時，有一臺室內(nèi)機膨脹閥始終存在內(nèi)泄漏，最終IPLV為4.53；第二組實驗時，關(guān)閉的內(nèi)機膨脹閥沒有明顯內(nèi)泄漏，最終IPLV為4.72，比第一組數(shù)據(jù)提高了4.2%。從實驗結(jié)果看出，部分負(fù)荷下不開機的室內(nèi)機膨脹閥存在內(nèi)泄漏，會導(dǎo)致測試的部分負(fù)荷制冷量下降，最終導(dǎo)致多聯(lián)機IPLV降低。因此在進行多聯(lián)機IPLV測試時需要關(guān)注室內(nèi)機電子膨脹閥的內(nèi)泄漏。

多聯(lián)機；制冷綜合性能系數(shù)；電子膨脹閥；內(nèi)泄漏

0 引言

隨著社會發(fā)展，人們越來越關(guān)注能源和環(huán)境的問題。對于空調(diào)系統(tǒng)，能效高代表用戶用更少的電得到更多的冷量，能效越高越節(jié)能環(huán)保。目前市場上用戶購買空調(diào)已從傳統(tǒng)的關(guān)注制冷量轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注冷量時更加關(guān)注能效，同時國家也推出了空調(diào)能效之星的評比活動，促進各廠家推出高能效的空調(diào)機組。

制冷綜合性能系數(shù)（IPLV）是評價多聯(lián)機能效高低的一個重要指標(biāo)。國標(biāo)GB/T 18837-2002[1]規(guī)定了多聯(lián)機IPLV的測量和計算方法。實驗室需測試多聯(lián)機100%負(fù)荷、(75±10)%負(fù)荷、(50±10)%負(fù)荷和(25±10)%負(fù)荷下的制冷量、輸入功率和能效比，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的公式計算出多聯(lián)機的IPLV。國標(biāo)GB 21454-2008[2]中規(guī)定的多聯(lián)機最低能效要求和能源效率等級都與制冷IPLV有著密切的關(guān)系。

多聯(lián)機有著安裝靈活、占用空間小和部分負(fù)荷能效高等優(yōu)點，越來越受到廣大研究者的關(guān)注。研究者從不同的角度研究了多聯(lián)機的性能分析方法和性能影響因素[3-7]，對多聯(lián)機的發(fā)展有著很好的推動作用。張超甫[8]研究了多聯(lián)機膨脹閥的運行特性。劉亞兵等[9]分析了內(nèi)泄漏是電子膨脹閥（EEV）的主要故障之一，內(nèi)泄漏主要是由高壓差和邏輯中沒有過盈脈沖等引起的。本文主要討論室內(nèi)機電子膨脹閥內(nèi)泄漏對多聯(lián)機制冷IPLV的影響。

1 數(shù)學(xué)模型

圖1給出了多聯(lián)機系統(tǒng)簡圖。圖中多聯(lián)機室外機主要包括壓縮機、氣液分離器、油分離器、外機盤管和電子膨脹閥等部件；室內(nèi)機主要包括室內(nèi)機盤管和電子膨脹閥等部件；室外機和室內(nèi)機通過銅管和分歧管連接在一起。制冷時外機出來的過冷高壓液體經(jīng)過分歧管進入有需求的內(nèi)機變成過熱氣體并提供冷量，過熱氣體經(jīng)過氣管進入外機，如此循環(huán)。本實驗室進行多聯(lián)機測試時通常在室外機出口的主液管上安裝流量計，測量制冷劑側(cè)的流量進而計算制冷劑側(cè)的制冷量，與空氣側(cè)的制冷量進行比較來判斷制冷量測量的準(zhǔn)確性。國標(biāo)GB/T 19232-2003[10]中規(guī)定了風(fēng)機盤管水側(cè)和空氣側(cè)的供冷量平衡誤差必須小于5%，本實驗室一般也以5%作為制冷劑側(cè)與空氣側(cè)冷量的判讀依據(jù)。

圖1 多聯(lián)機系統(tǒng)簡圖

流過總液管制冷劑流量為：

式中：

Mtotal——流過總液管制冷劑流量，kg/s；

Mi——流過第i個內(nèi)機的制冷劑流量，如果第i個內(nèi)機沒有開機，Mi則為由于膨脹閥內(nèi)泄漏通過的流量，kg/s；

n——內(nèi)機數(shù)量，個。

制冷劑側(cè)制冷量為：

式中：

PRef——制冷劑側(cè)制冷量，W；

hG——制冷劑流過主氣管的焓值，J/kg；

hL——制冷劑流過主液管的焓值，J/kg；

N——內(nèi)風(fēng)機功率，W。

制冷劑側(cè)制冷量為：

式中：

Qi——第i個內(nèi)機與空氣的換熱量，W；

Qt——管路流失的冷量，忽略不計，W。

定義制冷劑側(cè)制冷量與空氣側(cè)制冷量的供冷量平衡誤差：

式中：

B——空氣側(cè)測試制冷量與制冷劑側(cè)制冷量的供冷量平衡誤差，絕對值一般需要小于5%，%；

PAir——空氣側(cè)測試制冷量，W。

2 實驗分析

本實驗多聯(lián)機室外機制冷量為28 kW，裝有4臺室內(nèi)機，4臺室內(nèi)機制冷量相等。首先通過一組實驗來判斷內(nèi)機膨脹閥是否泄漏。室內(nèi)機盤管中部裝有溫度傳感器，根據(jù)機組邏輯，如果有部分內(nèi)機開機，則不開機的內(nèi)機電子膨脹閥關(guān)死。如果膨脹閥能夠完全關(guān)閉（不存在內(nèi)泄漏），那么盤管中部溫度Tm應(yīng)該和室內(nèi)環(huán)境溫差不多；如果膨脹閥存在內(nèi)泄漏，則中部溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于環(huán)境溫度。

首先控制室內(nèi)環(huán)境干球溫度27 ℃、濕球溫度19 ℃，室外環(huán)境干球溫度27 ℃。將4臺內(nèi)機全部打開，機組運行一段時間后逐一關(guān)閉內(nèi)機并運行一段時間觀察Tm并記錄數(shù)據(jù)。從表1數(shù)據(jù)可以看出，1號內(nèi)機關(guān)閉時，盤管中部溫度遠(yuǎn)小于環(huán)境溫度，因此可以判斷1號室內(nèi)機關(guān)機時EEV不能完全關(guān)閉，EEV存在一定的內(nèi)泄漏。由于泄漏量比較小，無法測量具體泄漏量大小，因此本文只討論實驗時內(nèi)機泄漏量下的IPLV和部分負(fù)荷制冷量的變化，讀者需要不同情況具體分析。

按照標(biāo)準(zhǔn)進行IPLV試驗。100%負(fù)荷試驗時，內(nèi)機全部開啟，測試機組制冷量為27,985 W，功率為7,147 W，制冷劑側(cè)制冷量為28,484 W，供冷量平衡誤差為1.77%。兩組75%、50%和25%部分負(fù)荷試驗時需要關(guān)閉一部分內(nèi)機。第一組試驗保持1號內(nèi)機始終關(guān)閉（不開機的內(nèi)機始終存在內(nèi)泄漏），第二組試驗保持1號內(nèi)機始終開啟（不開機的內(nèi)機不存在內(nèi)泄漏），兩組試驗各部分負(fù)荷下壓縮機頻率保持一致。測試數(shù)據(jù)見表2和表3。其中表2為1號內(nèi)機一直關(guān)閉時的測試數(shù)據(jù)，表3為1號內(nèi)機一直開啟時的測試數(shù)據(jù)。

表1 內(nèi)機關(guān)閉時盤管中部溫度

表2 1號內(nèi)機一直關(guān)閉時測試數(shù)據(jù)

表3 1號內(nèi)機一直開啟時測試數(shù)據(jù)

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)計算出1號內(nèi)機關(guān)閉時的機組的IPLV為4.53；根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)計算出1號內(nèi)機開啟時的機組的IPLV為4.72。由此可見多聯(lián)機部分負(fù)荷下，有泄漏的不開啟的內(nèi)機膨脹閥對IPLV的影響較大。

當(dāng)停機的室內(nèi)機EEV存在內(nèi)泄漏時，制冷時，一部分制冷劑從泄漏EEV中經(jīng)過并與空氣進行自然對流換熱，一般認(rèn)為自然對流換熱量很小，容易被忽略。表4給出了兩組試驗空氣側(cè)制冷量對比的數(shù)據(jù)，第二組實驗時幾乎不存在停機室內(nèi)機EEV內(nèi)泄漏，可以把第二組作為空氣側(cè)真實制冷量，PAir2-PAir1即為停機內(nèi)機與空氣自然對流換熱量。從表4中可以看出，隨著負(fù)荷的降低，自然對流損失冷量所占的比重不斷上升，25%負(fù)荷時損失了6.2%的制冷量，部分負(fù)荷時的制冷量損失最終導(dǎo)致IPLV的下降。

表4 兩組試驗空氣側(cè)制冷量對比

圖2給出了兩組數(shù)據(jù)的供冷量平衡誤差對比。相同負(fù)荷下，有內(nèi)泄漏的停機室內(nèi)機供冷量平衡誤差數(shù)據(jù)要明顯大于另外一組，這是由于EEV的泄漏導(dǎo)致一部分制冷劑旁通，旁通的制冷劑與空氣進行自然對流換熱，這部分換熱量未算入空氣側(cè)制冷量導(dǎo)致供冷量平衡誤差增大。隨著負(fù)荷的減小，供冷量平衡誤差逐漸變大，有內(nèi)泄漏停機室內(nèi)機的誤差數(shù)據(jù)變化急劇，而不存在內(nèi)泄漏的數(shù)據(jù)變化不大。這是由于隨著負(fù)荷的降低，總制冷劑流量下降較大，EEV泄漏的流量下降不大，導(dǎo)致泄漏的比重增加，從而導(dǎo)致供冷量平衡誤差增加。從表1數(shù)據(jù)可以看出，盤管中部溫度都略小于環(huán)境溫度，表明盤管都存在微小的泄漏，由于負(fù)荷的下降，不開機的內(nèi)機越來越多，導(dǎo)致供冷量平衡誤差變大，但是泄漏量微小，所以第二組數(shù)據(jù)變化不是很明顯。

圖2 兩組試驗供冷量平衡誤差比較

比較表2和表3的多聯(lián)機輸入功率，可以發(fā)現(xiàn)相同部分負(fù)荷下，存在內(nèi)泄漏的輸入功率比不存在內(nèi)泄漏的輸入功率要小，但是相差很小，可以認(rèn)為兩者相當(dāng)。由于功率相當(dāng)，不存在內(nèi)泄漏的測試制冷量較高，因此能效比也較高，最終使得IPLV較高。

3 結(jié)論

1）不存在泄漏的停機室內(nèi)機測量的IPLV比存在內(nèi)泄漏的要高4.2%（文中室內(nèi)機泄漏量工況下）；

2）一般都會認(rèn)為泄漏引起的自然對流換熱量比較小，而本文通過實驗發(fā)現(xiàn)25%負(fù)荷時自然對流損失的制冷量占總制冷量的6.2%左右（文中室內(nèi)機泄漏量工況下），進行多聯(lián)機部分負(fù)荷測試時要注意這部分制冷量的損失；

3）多聯(lián)機內(nèi)機膨脹閥的內(nèi)泄漏會引起供冷量平衡誤差的增加。實驗室在進行多聯(lián)機部分負(fù)荷測試時如果發(fā)現(xiàn)供冷量平衡誤差較大，需要考慮是否是由于室內(nèi)機膨脹閥內(nèi)泄漏引起的。

從實驗分析可以看出：多聯(lián)機室內(nèi)機電子膨脹閥內(nèi)泄漏會造成部分負(fù)荷制冷量的下降以及IPLV的降低，測試過程中需要引起關(guān)注。

[1] GB/T 18837-2002 多聯(lián)式空調(diào)（熱泵）機組[S].

[2] GB 21454-2008 多聯(lián)式空調(diào)（熱泵）機組能效限定值及能源效率等級[S].

[3] 周鵬飛, 賀群妮. 多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)運行性能的影響因素分析[J]. 制冷技術(shù), 2012, 32(3): 62-65.

[4] 壽煒煒, 賀江波. 多聯(lián)機空調(diào)（熱泵）機組在南方地區(qū)的應(yīng)用[J]. 制冷技術(shù), 2012, 32(2): 28-31.

[5] 劉傳聚, 鄭文. 多聯(lián)式空調(diào)（熱泵）機組性能及應(yīng)用述評[J]. 制冷技術(shù), 2006, 26(4): 7-11.

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[7] 申廣玉, 顧中平. 選擇不同負(fù)荷組合對測試多聯(lián)機IPLV的影響[J]. 制冷與空調(diào), 2007, 3(7): 75-77.

[8] 張超甫, 李紅旗, 趙志剛, 等.多聯(lián)機系統(tǒng)中電子膨脹閥運行特性研究[J]. 制冷, 2007, 26(1): 50-53.

[9] 劉亞兵, 朱偉, 趙志剛, 等. 電子膨脹閥常見故障分析[J].制冷與空調(diào), 2013, 7(13): 29-32.

[10] GB/T 19232-2003 風(fēng)機盤管機組[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，工程師，碩士。研究方向：制冷空調(diào)。聯(lián)系地址：江蘇省太倉市蘇州東路88號，郵編：215400。聯(lián)系電話：0512-53597743。E-mail：xiaxia.yu@irco.com。