淺談分體式空調室外機散熱的影響因素

冼建威

摘要：現時期我國的住宅建筑里，常常在建筑的凹槽結構中布置室外機，然后用百葉封閉。可實質上，室外機的布置恰當與否，對空調制冷的效果有很大的影響。假使凹槽的尺寸太小，熱空氣就會被逼在狹小的空間里，然后重新被室外機吸回，這樣就會導致空調壽命的嚴重縮短，空調的制冷性能的嚴重降低。由此，我們可以知道，室外機的安裝布置是至關重要的。本文將從室外機的安裝背景、安裝方式等來探討影響室外機的散熱的因素，從而知道怎么樣更好的提高室外機的運行能效。

關鍵詞：空調；凹槽；室外機；熱環境

一、分體式空調室外機安裝背景

伴隨著社會的進步，我國空調企業的生產技術和生產數量都在穩步上升，并且空調已經成為提高房間舒適程度的重要工具，基本上已成為人們生活的必備品。據國家統計局調查，發現我國城鎮居民擁有空調的數量從2000年的30.8臺上漲到2009年的106.8臺，在上海、浙江、廣東這些地方平均每家大約擁有兩部空調。而伴隨著家電下鄉、國家節能補貼等各種政策的出臺，農村居民擁有空調數量也不斷上升，住宅建筑的空調需求持續上漲。而分體式空調既不需占用大量的空間，也不要復雜繁瑣的安裝過程，因此得到多數用戶的喜歡，從而獲得廣泛的應用。數據表明，分體式空調在2005年全部空調銷售量的占比達到77.32%。空調的大量應用帶給了居民方便，同時也帶來了能耗的增加。調查顯示，我國的城鎮住宅在2004年的空調總能耗是256億kwh，到了2008年，更是達到了400億kwh。同時，在《住宅設計規范》中指出：當最熱月的室外溫度平均大于等于25℃的時候，每套住宅中都應該有預留的安裝空調的空間。室外機和室內機兩部分組成了分體式空調，而室外機的安裝會直接影響空調的運行效果。當室外機的安裝環境狹小時，冷凝器周圍的環境會偏離軌道，致使室外機的散熱收到阻擋，從而空調的運行性能就會大打折扣。研究表明：當室外機的進風溫度每升高1℃，系統的Coefficient of Performance就會降低大約3%，過高的溫度會影響空調的正常運轉。因此，正確認識室外機周圍熱環境的影響，對降低空調的能耗，提升空調的效率，實現建筑節能有重大意義。

二、室外機的安裝方式

分體式空調大多有專用的室外機安裝位置，主要是在建筑立面上，室外機的安裝具體有下面幾種安裝方式：

1、凹槽式

考慮到建筑的整體美觀，建筑設計者通常會用鋁合金百葉的結構來遮擋室外機，將室外機安裝在建筑凹槽的結構里面，這樣就會讓建筑的立面相對平整。但是這樣室外機的散熱就會比較差，大多會由室外機和百葉、墻體的遠近來決定。

2、擋板式

這種安裝就是規范大致的安裝位置，直接在室外機的上下左右裝上擋板，建筑立面外凸出擋板。這種方式會在一定范圍內弱化室外機在視覺上的注意力，讓擋板的構成占視覺的主導，比較美觀。可這樣會不便于室外機的遮擋，多臺布置時會有一定的影響。

3、假陽臺式

假陽臺式就是仿造陽臺造型，設計出空調室外機的安裝機位。用欄桿做裝飾，在水平底板上放置室外機。這樣的方式比較常見，并且，這種安裝既可以讓建筑立面豐富，也能讓室外機的散熱更加有利。

4、外露式

外露式，也可以叫裸裝式。就是不在四周設置任何遮蔽物，使用鋼結構的支架直接在建筑立面上安裝室外機。這種安裝在新的建筑立面上比較少見，因為這樣的布置沒有整齊對稱的美感，并且風吹日曬雨打會氧化支架的結構，影響路人的安全，現在一般不采用這種方式。

5、遮罩式

這種就是類似防盜網，將室外機直接用裝飾性的空調罩遮蔽。一般就是在自己的內院或者附近地面，直接用鋁合金框架架在空調四周。由于空調品牌多種多樣，安裝位置也不同，建筑設計者從整體美觀考慮多數會遮擋隱藏室外機，這樣就會使室外機排風不暢，溫度過高，制冷性能大打折扣。

三、室外機散熱的影響因素

空調室外機散熱的影響因素有很多，室外環境、建筑構造、防風雨百葉、安裝方式、機型選擇、風壓以及朝向等等。下面我們主要講前四種：

1、室外環境

室外機安裝在建筑凹槽里時，室外風速對其運行會有一定的不利影響。室外風速加大，空調的部分熱氣流就會被阻擋，難以吹出，從而形成漩渦，致使回風口處被迫吸回這部分熱氣流，熱量就會聚集在凹槽里，室外機的散熱就會收到阻礙。但是，當室外的風速達到某個點時，室外機的冷凝器會更容易吸入室外風，這樣就會更利于室外機的散熱。同濟大學的杭寅有這樣一組實驗，使用Airpark軟件和CFD方法來模擬空調室外機的氣流，研究室外機周圍熱環境隨著不一樣的室外風速而產生的不同的變化。結果表明：氣流與室外風速的影響不大。在室外的風速是3米每秒時，室外風阻擋了出風口處的氣流，但室外風進入吸風口更簡單，這個時候空調室外機的運行并沒有受到室外風的干擾。

2、建筑結構

空調的散熱一定程度上取決于建筑的結構，當建筑結構太過狹小的時候，會使空調的回風受阻，導致空調不能正常運轉。并且，對于高層多層的住宅用戶，建筑者往往會為了建筑的整體好看讓空調的室外機以左右一致或者上下對齊的方式來布置。這樣，在溫度高的夏天，當多臺空調同時運轉散熱時，周圍的環境溫度就會集中升高。當熱空氣就會往上跑，就會讓高樓層的住戶周圍的環境增高，上面的設備缺乏冷空氣，為了達到同樣程度的制冷效果，就會消耗掉更多的電力，也會影響到空調的運轉。T.T.Chow有一個詳細的解析關于建筑中室外機的熱聚集效應。他用CFD技術模擬高層住宅建筑，研究安裝在建筑物凹口的室外機散熱情況數值。分析了20層多臺室外機的散熱程度，對不同的排列安裝方式進行比較，都說明了建筑結構對空調室外機的散熱影響。

3、防風雨百葉

百葉，也說格柵，它具有兩面性。一方面它夠美觀，符合建筑設計師的要求，另一方面，它又很容易形成熱集聚，影響空調室外機的散熱。室外機的放出的氣流溫度是比環境溫度高的，并且，氣流溫度是向上升的。當使用百葉把室外機封閉后，如果百葉開度向下，開口較大時，百葉會減低熱氣流的流動速度，且被強制向下的熱氣流會導致冷凝器的溫度上升，進風溫度也會升高，這樣就會使室外機更難散熱，甚至出現壓縮機停機的狀況。美的公司有過一個實驗，發現當百葉的開度是45℃的時候，室外機的進風溫度會在35.8℃到38.3℃之間。因此，對多樓層的室外機安裝來說，夏季百葉的向上開度是45℃的室外機運行環境比向下開度45℃的運行環境更優。當然，這里的百葉還要考慮防雨的問題，因為向上開度的百葉會讓雨水直接流進室外機里。

4、室外機安裝排列的方式

室外機的安裝排列方式有很多種，不同的安裝排列方式對室外機的散熱會有不同的影響。假使若干空調室外機都安裝在屋頂或室外其他機位的時候，室外機之間的間隔太小，就會使室外機的通風范圍變窄，這會影響空調性能的運轉，影響室外機的散熱。大連理工大學的張劍使用CFD模式，分析3臺室外機不一樣的排列位置下的換熱過程。結果表明，室外機和室外機間的間隔最小是0.2m，室外機四周的豎直壁面和進風那面的最大間隔是0.8m。不同的排列組合方式對室外機的散熱有著不同大小的影響，合理擺放好間距，才能讓室外機更好的散熱，空調系統更好的運行。

四、結論

通過上面的探討，有一個很明顯的結論：空調設備的制冷性能很大程度上取決于分體式空調室外機的散熱。因而我們在進行建筑設計和空調安裝時，就一定要充分考慮空調安裝的室外環境、建筑的整體結構、防風雨百葉的開口方式以及室外機怎樣更好的安裝排列，從而使空調系統的壽命更長、使用能耗更小，提高室外機的運行能效。

參考文獻：

[1] 周德海，紹曉亮，張曉靈等.分建筑凹槽中室外機周圍熱環境的數值模擬[J]. 廣州大學學報，2010.

[2] 蔣悅波.分體式空調機外機周圍熱環境研究[D].天津商業大學，2013.