壓縮機儲液罐大小對空調整機系統的影響

王銘坤 江華 熊碩

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

1 引言

轉子式壓縮機具有結構緊湊、工作可靠、能效比高等優點，在制冷空調器中已得到廣泛的應用。目前市場上空調行業的競爭較為激烈，成本壓力較大，能效要求也越來越高，為了滿足消費者的需求，空調器主機性能、振動的研究日顯重要。壓縮機作為空調系統的核心零部件，壓縮機的性能、振動對空調系統性能、噪音、振動的改善具有舉足輕重的作用。在影響壓縮機性能、振動的眾多因素中，壓縮機儲液罐的大小對壓縮機各方面的性能有著較大的影響。為此，本文針對壓縮機儲液罐的選型對空調整機的影響做了相關的試驗研究，分析了其的選型對空調整機在性能、振動方面的影響。

2 壓縮機儲液罐大小對空調性能的影響

2.1 壓縮機儲液罐大小對空調性能影響的理論分析

制冷壓縮機的能力為：

式中：Q為壓縮機的能力，單位為W；ηv為壓縮機的容積效率；qvt為壓縮機的理論容積輸氣量，單位為m3/h；qom為制冷劑在給定制冷工況下的單位質量制冷量，單位為kJ/kg；vso為吸氣狀態下制冷劑的比容，單位為m3/kg。其中對于同一款壓縮機，壓縮機的排量為定值即qvt值相同。

壓縮機的容積效率：

其中容積系數λv、泄漏系數λl均與壓縮機缸體本身的設計有關，如果壓縮機相同，僅僅只是儲液罐大小不同，此2項系數相同。另外，轉子式壓縮機沒有吸氣閥，吸氣壓力損失很小，故通常認為λp近似等于1。且壓縮機壓縮的過程的轉動角度較小，期間的容積變化較小，所以回流系數λh也可以近似取為1。對于溫度系數λT，當壓力比ε=2～8時，λT=0.95～0.82，壓力比高時取下限。[2]

故對于同一個壓縮機，僅僅只是儲液罐大小不一致時，壓縮機能力的公式可以簡化為：

Q=AλTqom/vso（其中A為一個定值）

綜上所述：根據理論計算，對于同一個壓縮機，僅僅只是儲液罐大小不一致時，壓縮機工作期間，吸氣側的壓力壓降較大時，進入壓縮機的氣體比容vso會變大，壓縮機的壓比也會變大，導致壓縮機的容積效率λT降低，冷媒單位質量的制冷量qom也會降低，故壓縮機的能力會降低。

2.2 儲液罐選型對系統性能影響的實驗驗證

儲液罐的規格有很多種，可以根據不同的需要進行的選擇，如圖1是我們常用的幾種規格的儲液罐。

儲液罐選用Φ48直徑和Φ75直徑的壓縮機在相同機型上作對比測試的結果如表1，儲液罐選用Φ64直徑和Φ75直徑的壓縮機在相同機型上作對比測試的結果如表2。

所以如果選擇的儲液罐過小，就會在回氣管中產生較大的壓力降，使得回到壓縮機的氣體比容增大，造成壓縮機輸送的制冷劑流量減小，帶來冷量和效率的降低。而如果儲液罐中已沒太大的壓降，繼續把管徑加大，系統的效率將不會有太大的改善。

3 壓縮機儲液罐大小對空調振動的影響

在成本的巨大壓力下，各壓縮機廠家紛紛進行降成本項目，降成本的其中一項工作就是把儲液罐的直徑改小。而空調廠家的降成本時，其中一種方案就是把空調系統的外機殼體改小進而要求壓縮機廠家改小壓縮機，就此帶來的后果是壓縮機振動變大，壓縮機的傳遞音也變的更加明顯。

表3是在同一款機型同一個壓縮機上分別采用不同直徑的儲液罐，按照圖2測點進行壓縮機單體振動測試的對比的數據。而表4是把上面壓縮機分別裝在同一個外機上，按照圖3的測點對整機殼體振動對比的數據。

單體振動測點設置見圖2，測試數據對比如表3所示。

壓縮機裝在整機上的振動測試示意圖見圖3，測試數據如表4所示。

根據上面的實驗數據：A型分液器（外形尺寸：Φ48mm）與L型分液器（外形尺寸：Φ31.8mm）相比：A型分液器（外形尺寸：Φ48mm）的壓縮機單體數據及整機的振動數據都要更優。在整機實驗中L型分液器（外形尺寸：Φ31.8mm）的右側板振動加速度達到了33.3 mm/s2，是Φ48mm直徑壓縮機的3倍左右。

表1 同一機型采用Φ48和Φ75儲液罐壓縮機的對比

表2 同一機型采用Φ64和Φ75儲液罐壓縮機的對比

4 壓縮機儲液罐大小對空調液擊的影響

4.1 壓縮機儲液罐大小對空調液擊影響的理論分析

為了防止壓縮機發生液擊的可能，在選取儲液罐時，儲液罐必須符合下面的設計經驗公式：

式中：儲液罐的有效容積根據儲液罐的尺寸進行計算得到，有效容積部分如圖4陰影部分（說明：A為連接入壓縮機的吸氣管，B區域為儲液罐中最大允許液態冷媒充注區域，如果液態冷媒量再增加，將直接進入A管而導致液擊），單位為：ml；制冷劑比重：是冷媒在20℃情況下的飽和液態的密度，單位為：g/ml；填充的制冷劑的重量為匹配機型的總灌注量，單位為：g。

以一款09K分體式房間空調器為例，此機型壓縮機采用的儲液罐為圖1所示的Φ48直徑的儲液罐，冷媒灌注量為：R22=690g。

經過查表得出：R22的比重為：1.25g/ml。

（儲液罐的有效容積×制冷劑比重）÷填充的制冷劑的重量=160×1.25÷690=0.29＜0.5

按照理論分析，此壓縮機在運行的過程中有出現液擊的可能。

4.2 儲液罐選型對系統液擊影響的實驗驗證

實驗機型在進行最大運行制冷實驗（工況：室內32/23℃，室外45/27℃；電壓：198V）時，穩定運行1小時后，停機3分鐘再開機時不能正常啟動，瞬間電流達到18A，壓縮機出現悶機，轉速降為0，過載動作，整個過程詳細的曲線圖如圖5。

為了實驗驗證液擊的過程，把壓縮機按照圖6進行簡單改裝，即在壓縮機儲液罐上旁通一根透明的軟管。在穩定運行的1小時內，液態冷媒一直處于圖6中C平面位置，在停機3分鐘的過程中液態冷媒的平面位置略有上升，但是在開機的瞬間液態冷媒的水平面迅速升高到A平面位置，而A平面位置比儲液罐中的吸氣管管口的B平面位置要高，由此確定在開機的瞬間有液態冷媒進入壓縮機而導致了液擊。

換用圖1所示的Φ64直徑的儲液罐：

（儲液罐的有效容積×制冷劑比重）÷填充的制冷劑的重量=360×1.25÷690=0.65＞0.5

按照理論分析，更換儲液罐后的壓縮機可以解決液擊問題。在相同的最大運行制冷的實驗工況下進行測試，整個過程詳細的曲線圖如圖7。在整個實驗的過程中監控儲液罐旁通的透明管中的液態冷媒，發現冷媒的水平面始終低于B平面位置，運行正常。

5 結論

（1）壓縮機儲液罐的大小對房間空調器整機的性能、振動、液擊都有較大的影響。

（2）在系統設計時壓縮機儲液罐相對整機系統來講過小時，會不利于壓縮機的能力發揮，導致整機系統的能力降低。

（3）壓縮機的儲液罐足夠大時，繼續加大儲液罐的尺寸對系統的影響不大。

（4） 壓縮機的儲液罐過小時，也會導致壓縮機儲液罐的氣流脈動加劇從而導致空調器外機的振動變大。

（5）在選擇的儲液罐過小，不符合此設計經驗公式：（儲液罐的有效容積×制冷劑比重）÷填充的制冷劑的重量≥0.5時，空調器整機系統將有出現液擊的可能。而加大儲液罐是解決液擊的一種有效途徑。

表3 壓縮機不用儲液罐的單體振動測試數據

表4 壓縮機不用儲液罐的整機振動測試數據

[1] 馬國遠主編。制冷壓縮機及其應用：中國建筑工業出版社，2008。

[2] 繆道平、吳業正主編。制冷壓縮機：機械工業出版社，2001。

[3] 尉遲斌主編。使用制冷與空調工程手冊：機械工業出版社，2002。