變頻多聯機回油等因素對凝露的影響分析

周夢然 羅永前 施清清 賀雷

珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519000

1 引言

在中國，多聯機產品的市場份額已經占到整個集中空調領域的40%左右，而且還在呈逐漸上升趨勢[1]。但室內機凝露滴水問題一直影響用戶體驗、造成財產損失乃至存在安全隱患，從而導致售后投訴，影響企業品牌形象且增加維修成本。目前變頻多聯機室內機凝露研究多與制冷劑分配、環境冷熱負荷等參數有關，而實際工程中影響變頻多聯機凝露漏水因素較多，筆者從變頻多聯機的回油周期、安裝方法、使用環境等方面對凝露漏水原因進行綜合分析，并提出相應控制措施，對改善實際工程中變頻多聯機凝露漏水問題具有重要意義。

2 凝露及回油原理

凝露過程是飽和空氣降溫析濕的過程。在保持空氣中水蒸氣含量不變的情況下，等壓降低空氣的溫度，當降低到一定值時，水蒸氣分壓力達到當前空氣溫度對應的飽和壓力，此時，空氣中的水蒸氣達到飽和，相對應的溫度即是露點溫度。如果進一步降低溫度，空氣中就會有水以凝露的方式析出。凝露析濕過程如圖1所示，其中：t1——濕空氣初始溫度，P1——濕空氣對應的水蒸氣分壓力，t2——濕空氣對應的飽和溫度，A點表示濕空氣的初始點。此時濕空氣為不飽和狀態，水蒸氣分壓力為P1，隨著溫度的降低，P1保持不變，在溫度降到t2時，此時等壓線P1和等溫線t2與飽和線相交于點B。B點代表的濕空氣即為飽和濕空氣，此時飽和濕空氣的溫度t2就是露點溫度。繼續對飽和濕空氣降低溫度至t3，等溫線t3與飽和濕空氣線相交于C點，此時對應的水蒸氣分壓力為P3，在降溫過程中，伴隨著水蒸氣分壓力的降低，多余的水蒸氣通過凝露的方式變成凝結水析出[2]。

多聯機內機凝露漏水原因為：空氣遇到冷表面或冷空氣時，如果冷表面或冷空氣溫度低于空氣露點溫度，則會產生凝露水，附著在冷表面或經過的物體表面，進而凝聚成大水滴并滴落。

冷凍油在各類制冷壓縮機中起著十分重要的作用：（1）減少運動部件的機械摩擦和磨損；（2）冷凍油在運行循環中不斷帶走制冷壓縮機工作過程中產生的大量熱量，使機械保持較低的溫度，從而提高制冷機的機械效率和使用可靠性；（3）用于各種軸封及氣缸和活塞間，起密封作用，防止制冷劑泄漏。變頻多聯機也就是“一拖多”模式，即1臺室外機經由配管同2臺以上（包括2臺）室內機連接到一起的一種空調系統[3]。多聯機系統由于管路長（長達125 m）、落差大（高達50 m）、彎頭多，系統存油的地方多，回油困難[4]。且由于任何一種油分離器不能百分之百將油分離，總有部分油進入系統冷凝器、蒸發器以及相應的管路，隨著運行時間的增加，系統中的潤滑油越積越多，壓縮機會因為缺油而損壞，所以系統會定期升頻進行回油循環，利用高流速的冷媒將冷凍油帶回壓縮機[5]。

現以變頻多聯機1種典型售后漏水情況為例進行驗證分析。如圖2系統圖所示，若用戶安裝的多聯機為一拖N天井內機，A為主機。正常運行時回油周期為4 h，回油時間為4 min左右。用戶制冷只開主機A，B至N全部為關閉狀態，電子膨脹閥也均處于關閉狀態。當進行回油循環時，B至N天井機的電子膨脹閥全部打開但整機仍不制冷，內風機不轉動。在此種運行模式下，出現運行主機A不漏水但部分未運行B、N等天井內機漏水的問題。

圖1 凝露析濕過程

3 凝露原因分析

3.1 回油導致的凝露漏水

3.1.1 整機內部系統原因分析

針對此種漏水情況分析系統內部原因有以下三點：

（1）控制程序問題。用戶使用時只開主機A，未開B、N等內機時，因售后多聯機控制程序出問題，導致B、N等內機也正常開啟制冷而凝露漏水；現場核查排除此原因。

（2）電子膨脹閥損壞。因多聯機電子膨脹閥均安裝在各內機側，且未開啟部分內機漏水，極具偶然性，故有可能是漏水內機的電子膨脹閥損壞，正常運行時電子膨脹閥不能完全關閉，導致節流后溫差很大，凝露漏水；現場核查排除此原因。

（3）系統回油循環引起。系統回油時，未開啟內機的電子膨脹閥正常開啟，冷媒流經電子膨脹閥節流后降壓降溫，使內機風道等溫度低于空氣露點溫度，凝露漏水。后經過售后維修人員的核查排除控制程序及電子膨脹閥損壞原因，初步懷疑為系統回油引起。

3.1.2 模擬復現售后故障

首先進行售后漏水的模擬試驗，驗證回油猜想。

（1）試驗方案：工況27℃/26.5℃，32℃/-，相對濕度96%。選取如下5臺內機為試驗對象，運行時單開1號71風管機，另外4臺天井內機處于關閉狀態。具體試驗對象如下：

圖2 系統圖

1號：風機盤管內機，型號FGR7.1Pd/C1Na，制冷功率2600 W，制冷量7100 W，采用格柵送風，嵌入吊頂。安裝在某空調企業的焓差實驗室數據監控房中，同步用作辦公場合，開門頻次及開門時間較長。

2號：吸頂式空調，型號KFR-28TWNhCa-3，制冷功率1630 W，制冷量2800 W，設置四個導風板四面送風，嵌入吊頂。安裝在某空調企業的焓差實驗室數據監控房中，同步用作辦公場合，開門頻次及開門時間較長。

3號：吸頂式空調，型號KFR-36TWNhCa-3，制冷功率2000 W，制冷量3600 W，設置四個導風板四面送風，嵌入吊頂。安裝在某空調企業的焓差實驗室內部用于溫度、濕度調節，提供不同工況環境，房間設置有新風口，定期通新風。

表1 模擬售后故障試驗試驗工況 室內干/濕球：27℃/26.5℃ 室外干/濕球:32℃/- 相對濕度：96.6%試驗對象 1號 2號 3號 4號 5號71風管機 28天井內機 36天井內機 80天井內機 140天井內機內機運行情況 開啟 關閉 關閉 關閉 關閉凝露現象 良好 海綿上形成較大水珠凝露并經格柵滴落海綿上形成較大水珠凝露并經格柵滴落 大量凝露 大量凝露

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圖3 28天井機凝露試驗結果

圖4 36天井機凝露試驗結果

圖5 售后機凝露現象

4號：吸頂式空調，型號KFR-80TWNhCa-3，制冷功率2790 W，制冷量8000 W，設置四個導風板四面送風，嵌入吊頂。安裝在某空調企業的焓差實驗室內部用于溫度、濕度調節，提供不同工況環境，定期通新風。

5號：吸頂式空調，型號KFR-80TWNhCa-3，制冷功率3850 W，制冷量14000 W，設置四個導風板四面送風，嵌入吊頂。安裝在某空調企業的焓差實驗室內部用于溫度、濕度調節，提供不同工況環境，定期通新風。

備注：試驗工況為模擬售后使用環境確定。因正常滿負荷運行時回油周期為4 h，而系統在部分負荷時壓縮機轉速降低，系統處于低流速狀態，回油比較困難，所以需要增加回油循環，現對1號71風管機采取開10 min停3 min的試驗方案，使壓縮機一直處于23 Hz左右的低頻運行，系統冷媒處于低流速狀態，回油困難，回油周期縮短為2 h。

（2）試驗結果：以此試驗方案系統制冷運行74 h進行24次回油后，現象如圖3、圖4、表1所示。

由圖3、圖4及表1可知，2號28機、3號36機內部保溫棉上形成較大水珠凝露并經格柵滴落，可復現售后多聯機漏水現象。經過進一步調查了解，發現用戶晚上單開一臺天井內機（外機是900多聯機），分析為機組負荷過低導致壓縮機頻繁啟停，此時回油周期縮短為2 h，回油時其他未開啟天井機風機不啟動，而電子膨脹閥打開進行節流降溫，內機進出管最大溫差溫度為39.7℃/-4.5℃，溫差最大可達44.2℃。溫度較低的冷媒流經室內蒸發器時，通過熱傳導、輻射、對流換熱等方式使保溫綿、蝸殼溫度低于空氣露點溫度，導致凝露滴水。

通過此模擬試驗及售后情況狀態調研，確定系統回油會導致正常運行時未開啟的多聯內機漏水。

3.2 風速過低乃至為0導致凝露漏水

運行時5臺機回油周期均縮短為2 h，而只有1號機風機正常開啟，凝露較少。其他4臺機因回油時電子膨脹閥正常開啟節流降溫，導致保溫棉、蝸殼等處吸收蒸發器冷量使溫度不斷降低，低于空氣露點溫度導致凝露。若風機開啟，可帶走部分保溫棉、蝸殼冷量，減少凝露，且風速越大，凝露越小。

3.3 安裝原因導致凝露漏水

售后機凝露情況如圖5所示。經過售后維修人員的實際勘測發現：（1）用戶安裝的天井機主體與天花吊頂有約40 mm的間隙，漏風嚴重。（2）由于安裝時機器主體高于天花吊頂，導致機器主體與面板之間有約20 mm的間隙，用手感覺有漏風，若內機開啟低風檔，試紙飄動。（3）生產過程中內機風道海綿未粘貼到位導致凝露滴水。以上三點可確定室內及吊頂內的新風被吸入回風道及出風口縫隙處，與出風口滲漏的低溫冷氣交匯，低于露點溫度而凝露滴水。

3.4 用戶使用環境濕度過大導致漏水

用戶空調安裝在實驗室及通透式辦公場所，為保證試驗的安全性，門上均設有新風格柵，新風源源不斷吹入室內，導致室內濕度很高。監控到空調開啟情況下，室內濕度仍可達到84%～91%。這種濕熱空氣在回油及制冷時，在面板縫隙處冷凝，或在回風腔與冷空氣交匯凝結而產生大量凝露水。

4 制定對策并驗證

4.1 針對回油及風速為0導致的漏水問題

4.1.1 制定整改方案

更改控制程序：（1）對于未開啟的天井內機，回油期間使其風機轉動，將冷量轉移出去。（2）使回油周期固定為4 h，防止頻繁開停機縮短回油周期。并對售后更改的程序進行試驗驗證。

4.1.2 試驗驗證

（1）試驗方案：工況27℃/26.5℃，32℃/-，相對濕度96%。試驗對象1、2、3、4、5號如3.1.2節所述。2號28天井內機、5號140天井內機更改為售后新程序；3號36天井內機、4號80天井內機程序不變。單開1號71風管機連續運行，另外4臺天井內機處于關閉狀態，觀察回油后新程序與舊程序凝露情況。以此方案連續運行20 h后，凝露現象及對比情況如圖6、圖7、圖8、圖9和表2所示。

（2）試驗結果：新程序2號28機保溫綿上基本無水珠，而舊程序3號36機保溫綿上有一層細小水珠，比新程序凝露嚴重很多。新程序5號140機導流圈上基本無水，舊程序4號80機導流圈上局部有大量水珠，比新程序140機嚴重。

綜上，延長回油周期及使風機轉動可減少變頻多聯機凝露。

4.2 針對安裝問題導致的漏水

解決措施如下：（1）在主體與吊頂縫隙、面板與主體縫隙處粘貼海綿，隔絕出風口與回風口，防止漏風。（2）導風板與泡沫結合處縫隙大漏風，粘貼5 mm厚的海綿。

4.3 針對使用環境導致的漏水

使用環境導致漏水原因歸結于縫隙大，故在面板體與主體、主體與吊頂縫隙處粘貼海綿防止漏風。同時用戶使用時應關閉門窗，防止室外濕度較高的空氣進入室內。

4.4 整體方案驗證

售后更改回油新程序及粘貼海綿后，單開一臺內機連續運行一夜，其他內機未出現漏水現象，問題得到解決。

圖6 28天井機凝露試驗結果

圖7 36天井機凝露試驗結果

圖8 140天井機凝露試驗結果

圖9 80天井機凝露試驗結果

5 結論

變頻多聯機內機凝露漏水問題，與系統回油時間、風速大小、售后安裝、使用環境等有較大關系。本文以一種典型售后凝露漏水情況為例，從凝露原理及回油原理上對變頻多聯機凝露漏水原因進行分析，并從設計開發到安裝等方面給出處理建議。

（1）程序設計：要優化回油控制邏輯，適當延長回油周期，減少節流次數從而減少凝露。同時適當增大內機風速，提高出風溫度，轉移冷量，減少凝露。

（2）售后安裝：按安裝規范進行安裝，維修后要還原裝配到位，防止出現縫隙漏風問題。

（3）使用環境：指導用戶使用時關閉門窗，隔離室外潮濕空氣，節約能源。

通過以上幾方面建議，可解決變頻多聯機凝露漏水問題，提高變頻多聯機的用戶體驗舒適性和市場競爭力。