關于空調制冷系統匹配計算分析

高方

摘要：空調制冷系統設計的合理性，直接關系到制冷效果，在具體設計空調制冷系統時，需要按照各個部件合理匹配原則進行設計，滿足制冷需求的同時，實現經濟節能目標。本文以汽車空調制冷系統匹配計算為例展開分析。

關鍵詞：空調制冷;系統設計;計算分析

引言：

基于新一代信息技術快速發展，將云計算技術、大數據技術等技術，引入到水冷空調系統中，運用智能技術控制制冷效果，進而優化配置了制冷資源，發揮空調機組的制冷作用。因此，為保證水冷空調制冷效果，空調系統設計人員認為有必要加強系統設計，做好匹配計算分析工作，切實深化空調系統設計，保證設計合理性。

1 空調熱負荷設計計算

1.1 熱負荷計算

加強對空調熱負荷設計計算，能夠為空調制冷系統設計，提供數據參考，為減少熱負荷提供新的思路;設計人員在計算分析中發現，熱負荷計算可采用穩態分析法和動態分析法，需要考量汽車內部空間、人員數量以及熱負荷變化帶來的影響。實際計算分析中發現，運用穩態法進行計算，獲得的數據更加精準，符合空調設計要求;空調系統設計過程中，根據季節變化及車內溫差進行計算，通常將夏季空調溫度設計在： （1）， 為車內空調溫度; 為車外環境空氣溫度;正常情況下，車內相對濕度在50～60%是較為舒適的環境，因此，夏季空調溫度計算可按照上述式計算。

1.2 車外設計參數

基于汽車外部環境是處于變化中的，相關的參數也是隨著外部環境變化而改變的，在設計車外參數時，設計人員會選定設計溫度參數，按照37攝氏度的車外溫度進行設計，將相對濕度設定為60%。根據汽車熱量傳輸方式，導入熱平衡計算公式： （2）; ：空調熱負荷; ：空氣進入車內帶來的熱負荷…… ：鼓風機工作產生的熱負荷[1]。

1.3 各部分熱負荷計算

由于車門和車頂吸收了大量的熱量，溫度驟然升高，并在材料傳導作用下，將熱量帶入車內，在對流循環作用下，將車內熱量帶到空氣中，用公式表示汽車表面吸收的熱量如下： ， ：車外表面吸收的熱量; ：車外表面對太陽輻射的吸收率……，經由車門及車頂進而駕駛室的熱量計算方程為： （3）; ：體內表面溫度; ：單位車外表放熱系數……。

2 空調制冷系統各個部件的匹配計算

2.1 冷凝溫度

空調制冷系統各個部件匹配程度，直接關系到空調制冷效果，進而發揮出最佳的運行效率，相關設計人員高度重視對空調制冷系統各個元件匹配計算，結合制冷系統在汽車上的布局位置，并根據具體的使用工況，對制冷量進行熱力計算，并根據熱力計算結果，更好選配蒸發器、冷凝器等設備型號;同時，需要優化制冷系統各個部件連接管道的設計;本文提到的汽車制冷空調設計，需要參照熱力計算結果進行設計，準確將各類參數科學計算出來，進而保證制冷系統相關部件設計的合理性;具體設計過程中，需要確定制冷系統具體的設計工況，將制冷系統冷凝溫度、蒸發溫服、過冷度等參數進行科學的設定，確保滿足空調系統設計特點;進而保證熱力計算結果;在確定冷凝溫度（tk）時，使用的風冷型冷凝器，根據車外溫度環境，判斷空調的具體工況，要想發揮冷凝器的作用，保證制冷效果，需要將冷凝溫度提高到13～16℃左右，用公式可具體表示為： （4）;在具體計算時，必須綜合考量冷凝器溫度調控的有關因素，考慮汽車使用環境的變化情況，進而提高冷凝器的熱交換效率[2]。

2.2 蒸發溫度

在計算蒸發溫度時，需綜合考量制冷劑使用類型，按照蒸發器結構類型，對空調制冷溫度進行調控，為保證蒸發溫度（t0）設定的科學性，需要提升制冷量和空調制冷系數，為保證蒸發溫度提升范圍在合理范圍內，需要按照汽車設計特征考慮蒸發溫度;在本環節計算中，設計人員參照了 ，由于風冷式冷凝器傳熱系數容易受風冷特點影響，因此在改善空間環境作用上有限，同時，受空調安裝尺寸影響，在改善汽車內部空間上，具有一定的局限性，因此，要想改變相關的參數，需要綜合考量產熱溫差系數;通過系統匹配計算分析發現，通過降低蒸發溫度t0，能夠保證傳熱溫差的合理性;當蒸發溫度較低時，空調制冷效果得到保證，當蒸發器穩定<0攝氏度，需要將空調風溫度設定在9～11攝氏度，進而提升空調的舒適度，具體推導公式為： （5）;式中 ：空調出風口溫度。

2.3 過冷度和過熱度

空調制冷系統，需要重點考量管道內部的摩擦影響及相關的參數變化，設定科學的過冷度，進而保制冷效果。通常選取的小于當前壓力的冷凝溫度，具體設定在4～6攝氏度，并將其溫度作為冷凝器的出口過冷度，當節流裝置中過冷溫度 選擇為6～9℃。

在過熱度計算分析中，需要考量制冷器在蒸發器中的蒸發情況，避免浪費蒸發器的蒸發力，因此，為保證選取合適的蒸發器，一般將蒸發器出口的過熱度設計在5～7攝氏度。

2.4 制冷系統的熱力計算

對制冷系統進行熱量計算，可保證空調制冷系統相關元件設計的合理性，在具體設計過程中，需要根據設計工況，進行熱負荷計算，根據具體使用的制冷劑類型以及設計工況，科學選定冷凝溫度和蒸發溫度，進而保證熱力計算結果的準確性;針對壓縮機的相關參數設定，需要結合實際情況進行調整;在分析壓縮機匹配設計過程中，需要將制冷量計算出來，進而保證壓縮機選型的合理性;根據熱負荷計算壓塑機排量 時，根據具體計算出的排量進行選型， （每千克制冷劑的制冷量）， （制冷劑質量流量）; （壓縮機的理論輸氣量）[3]。

2.5 車內空氣質量評價計算

新鮮的空氣補充量直接影響到車內人員的舒適度，在計算車內空氣質量指標時，按照 計算，式中n：車內人員數量; ：車內空氣密度;V：車內人員平均的新鮮空氣量，一般按照10～30m3/h進行計算。

2.6 車內空氣溫度不勻稱指數計算

將車內空氣速度不勻稱指數設定為 ，計算公式表示為 ，在公式推導下，可具體推算出 。

2.7 空氣分布特性指標計算

車內空調舒適性與空調相對溫度和濕度具有一定的關聯性，為保證舒適條件，按照如下公式進行計算，可得到空氣溫度與氣流速度變化之間的關系， ，式中 作為反映溫度和速度的舒適指標， 代表給定的室內溫度; 表示工作區某一點的空氣溫度; 表示空氣流速（m/s）。

3 對空調制冷控制系統的實踐研究

在云計算技術支持下的水冷空調系統控制原理，主要是通過設計科學的云制冷架構，實現對相關單元形式的組合搭配，最大程度上發揮系統潛能，降低設備能耗，最大程度上縮小資源配置顆粒度;經濟優勢顯著。就云制冷結構設計看架構進行調整，可實現動態增容目標，保證制冷效果，更好提供冷凍水源，并利用自然氣溫冷卻冷媒，在管道閥門及進水管網作用下，實現對制冷流量的控制，在云計算技術支持下，進一步提高了水冷系統信息化管理能力;水冷系統設計人員，在具體設計過程中，設計了多種組合配置方式，滿足切換使用需要，能夠根據季節變換進行隨意的切換，通常，為保障水冷系統的經濟效果，降低空調系統相關設備運行能耗，根據運行方式隨時調整，研究發現，在冬季，可主要使用只用干冷設備，在夏季可使用制冷機組，過度季可使用自由干冷器及空調制冷機組;若空調機房溫度升高情況下，需要開啟自動控制模式，依次打開相關設備，確保將空調溫度設定在合理范圍內。

結論：綜上所述，對空調制冷系統匹配計算分析，具有重要的研究意義，通過系統匹配計算，能夠為空調制冷系統設計，提供科學的數據參考，通過熱負荷、蒸發溫度、過冷度、過熱度計算，進而保證空調制冷效果，提升空調制冷系統的運行效率，更好提升空調的舒適度。

參考文獻：

[1]曾國文.汽車空調制冷系統匹配計算及研究[D].華南理工大學，2016.

[2]劉亮，秦久運，尚憲貴.水冷式空調系統在市域鐵路中的應用方案分析[J].潔凈與空調技術，2021（02）：79-84.

[3]楊帆，俞偉，陳春良.數據中心水冷空調系統水質處理技術實踐[J].中國金融電腦，2020（09）：67-69.