變頻空調器電控箱散熱的實驗研究

摘 要：本文通過實驗研究對影響變頻空調器散熱的主要因素進行了分析，從而達到優化電控箱散熱保證空調系統穩定運行的目的。

關鍵詞：變頻空調器；電控箱；散熱

引言：直流變頻空調器的電控箱較普通空調器增加了變頻模塊以及更多的電子元件，從而其散熱條件更加苛刻。不良的電控箱散熱將直接導致電子元件的壽命縮短以及空調系統的不穩定，其中壓縮機模塊溫度是衡量電控箱散熱情況的主要指標之一。本文通過實驗對影響電控箱散熱的主要因素電控箱結構以及風擋控制進行了分析，從而優化散熱情況，為實際設計提供指導意義。

一、空調測試樣機及其電控箱介紹

本文選用一款額定制冷量20HP的多聯機作為樣機，測試不同實驗條件下電控盒的散熱情況。該樣機由兩臺直流變頻渦旋壓縮機并聯，分別對應兩個電控盒，一主一副。圖1給出了電控盒及內部壓縮機模塊的示意圖。

圖1 電控盒示意圖

二、不同電控箱結構對模塊溫度的影響

由于副電控箱位于壓縮機上方，散熱條件更加惡劣，我們主要針對副電控箱結構進行優化設計。通過在副電控箱體的左右側鈑金上下各開一進出風洞口，然后關閉不同的洞口，對比分析模塊溫度的高低來選取較優的設計。主要采用了如下所示四種方案進行實驗，方案Pro1： 左、右洞全關；方案Pro2：右洞全開左洞關；方案Pro3：左、右洞全開；方案Pro4：左下洞和右上洞開。

圖2.A給出的實驗結果表明，開閉不同方位的洞口可以顯著影響變頻模塊的溫度，其中方案Pro4的模塊溫度最低，可見此方案下的氣流走向是較為合理的，能夠較大程度的帶走模塊所散發的熱量，保證其可靠性。從該實驗結果還可以看出并非將洞口全開引進更多的風量就能得到最低的模塊溫度，需要根據風場以變頻模塊的位置進行不同方位洞口的搭配，引導電控箱體內的氣流走向，使得氣流能夠更大面積的接觸變頻模塊，從而起到更好的散熱效果。

三、風檔控制對模塊溫度的影響

通常情況下，空調器電控箱內不配備專門的散熱風扇助其散熱，而主要依靠空調器室外機風機。變頻模塊四周的螺釘可以反應出整個模塊的溫度情況，因此我們對模塊四周的螺釘進行了溫度監控。

如圖2.B所示，隨著室外機風檔的升高，各模塊螺釘溫度均有明顯的下降，在第風擋情況下，螺釘溫度接近變頻模塊硬件損壞的極限溫度80℃。因此空調器的風擋控制邏輯設計中，不僅要考慮室外機換熱器的換熱量，還應保證電控箱內變頻模塊的穩定可靠運行，保證其溫度不超過硬件損壞的極限溫度。尤其是熱回收機多聯機組，在室外工況較低的情況下，若室外機組運行在主制冷模式時，為了保證高低壓差，一般室外機風擋會以低速運行。當室內機組的制熱需求逐步增加時，壓縮機逐步升頻，此時低速運行的外風機使得進入電控箱內的風量較小，況且排除一些進風洞口，電控箱的防水要求使其設計的較為密閉，高頻下變頻模塊的熱量難以同氣流進行對流換熱，只能依靠熱傳導來散熱，這種情況下很容易導致變頻模塊的散熱不良，影響系統的穩定性。

結論：本文通過對空調器電控盒散熱情況的主要影響因素進行試驗對比分析，得到以下主要結論： 電控箱體不同方位洞口的設計，對模塊溫度具有較大的影響。同時，電控箱內并非開洞越多效果越好，而是需要根據變頻模塊的位置以及風場進行不同方位洞口的搭配，引導氣流組織更多的接觸變頻模塊，才能起到更好的散熱效果； 室外機風量越高，模塊溫度顯著下降，且氣流組織對模塊不同部分的溫度影響是均勻一致的。室外機風擋的控制邏輯需要綜合考慮外機換熱器換熱量與模塊溫度的影響，保證系統的穩定運行。

影響電控盒散熱的因素很多，且這些因素在實際運行情況下，多數是相互影響的，因此對電控箱散熱情況的影響也是錯綜復雜的，在產品設計和調試的階段，應考慮各種不利和極端情況，分析電控盒內的電子元件是否在安全的運行溫度范圍內，從而確定結構和系統控制邏輯。