關(guān)于空調(diào)制冷系統(tǒng)匹配計(jì)算分析

高方

摘要：空調(diào)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，直接關(guān)系到制冷效果，在具體設(shè)計(jì)空調(diào)制冷系統(tǒng)時(shí)，需要按照各個(gè)部件合理匹配原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足制冷需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)節(jié)能目標(biāo)。本文以汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)匹配計(jì)算為例展開分析。

關(guān)鍵詞：空調(diào)制冷;系統(tǒng)設(shè)計(jì);計(jì)算分析

引言：

基于新一代信息技術(shù)快速發(fā)展，將云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等技術(shù)，引入到水冷空調(diào)系統(tǒng)中，運(yùn)用智能技術(shù)控制制冷效果，進(jìn)而優(yōu)化配置了制冷資源，發(fā)揮空調(diào)機(jī)組的制冷作用。因此，為保證水冷空調(diào)制冷效果，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員認(rèn)為有必要加強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，做好匹配計(jì)算分析工作，切實(shí)深化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)合理性。

1 空調(diào)熱負(fù)荷設(shè)計(jì)計(jì)算

1.1 熱負(fù)荷計(jì)算

加強(qiáng)對(duì)空調(diào)熱負(fù)荷設(shè)計(jì)計(jì)算，能夠?yàn)榭照{(diào)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提供數(shù)據(jù)參考，為減少熱負(fù)荷提供新的思路;設(shè)計(jì)人員在計(jì)算分析中發(fā)現(xiàn)，熱負(fù)荷計(jì)算可采用穩(wěn)態(tài)分析法和動(dòng)態(tài)分析法，需要考量汽車內(nèi)部空間、人員數(shù)量以及熱負(fù)荷變化帶來的影響。實(shí)際計(jì)算分析中發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用穩(wěn)態(tài)法進(jìn)行計(jì)算，獲得的數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，符合空調(diào)設(shè)計(jì)要求;空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)季節(jié)變化及車內(nèi)溫差進(jìn)行計(jì)算，通常將夏季空調(diào)溫度設(shè)計(jì)在： （1）， 為車內(nèi)空調(diào)溫度; 為車外環(huán)境空氣溫度;正常情況下，車內(nèi)相對(duì)濕度在50～60%是較為舒適的環(huán)境，因此，夏季空調(diào)溫度計(jì)算可按照上述式計(jì)算。

1.2 車外設(shè)計(jì)參數(shù)

基于汽車外部環(huán)境是處于變化中的，相關(guān)的參數(shù)也是隨著外部環(huán)境變化而改變的，在設(shè)計(jì)車外參數(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)人員會(huì)選定設(shè)計(jì)溫度參數(shù)，按照37攝氏度的車外溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)，將相對(duì)濕度設(shè)定為60%。根據(jù)汽車熱量傳輸方式，導(dǎo)入熱平衡計(jì)算公式： （2）; ：空調(diào)熱負(fù)荷; ：空氣進(jìn)入車內(nèi)帶來的熱負(fù)荷…… ：鼓風(fēng)機(jī)工作產(chǎn)生的熱負(fù)荷[1]。

1.3 各部分熱負(fù)荷計(jì)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(dǎo)作用下，將熱量帶入車內(nèi)，在對(duì)流循環(huán)作用下，將車內(nèi)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(duì)太陽輻射的吸收率……，經(jīng)由車門及車頂進(jìn)而駕駛室的熱量計(jì)算方程為： （3）; ：體內(nèi)表面溫度; ：?jiǎn)挝卉囃獗矸艧嵯禂?shù)……。

2 空調(diào)制冷系統(tǒng)各個(gè)部件的匹配計(jì)算

2.1 冷凝溫度

空調(diào)制冷系統(tǒng)各個(gè)部件匹配程度，直接關(guān)系到空調(diào)制冷效果，進(jìn)而發(fā)揮出最佳的運(yùn)行效率，相關(guān)設(shè)計(jì)人員高度重視對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)各個(gè)元件匹配計(jì)算，結(jié)合制冷系統(tǒng)在汽車上的布局位置，并根據(jù)具體的使用工況，對(duì)制冷量進(jìn)行熱力計(jì)算，并根據(jù)熱力計(jì)算結(jié)果，更好選配蒸發(fā)器、冷凝器等設(shè)備型號(hào);同時(shí)，需要優(yōu)化制冷系統(tǒng)各個(gè)部件連接管道的設(shè)計(jì);本文提到的汽車制冷空調(diào)設(shè)計(jì)，需要參照熱力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確將各類參數(shù)科學(xué)計(jì)算出來，進(jìn)而保證制冷系統(tǒng)相關(guān)部件設(shè)計(jì)的合理性;具體設(shè)計(jì)過程中，需要確定制冷系統(tǒng)具體的設(shè)計(jì)工況，將制冷系統(tǒng)冷凝溫度、蒸發(fā)溫服、過冷度等參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)定，確保滿足空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn);進(jìn)而保證熱力計(jì)算結(jié)果;在確定冷凝溫度（tk）時(shí)，使用的風(fēng)冷型冷凝器，根據(jù)車外溫度環(huán)境，判斷空調(diào)的具體工況，要想發(fā)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(jì)算時(shí)，必須綜合考量冷凝器溫度調(diào)控的有關(guān)因素，考慮汽車使用環(huán)境的變化情況，進(jìn)而提高冷凝器的熱交換效率[2]。

2.2 蒸發(fā)溫度

在計(jì)算蒸發(fā)溫度時(shí)，需綜合考量制冷劑使用類型，按照蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)類型，對(duì)空調(diào)制冷溫度進(jìn)行調(diào)控，為保證蒸發(fā)溫度（t0）設(shè)定的科學(xué)性，需要提升制冷量和空調(diào)制冷系數(shù)，為保證蒸發(fā)溫度提升范圍在合理范圍內(nèi)，需要按照汽車設(shè)計(jì)特征考慮蒸發(fā)溫度;在本環(huán)節(jié)計(jì)算中，設(shè)計(jì)人員參照了 ，由于風(fēng)冷式冷凝器傳熱系數(shù)容易受風(fēng)冷特點(diǎn)影響，因此在改善空間環(huán)境作用上有限，同時(shí)，受空調(diào)安裝尺寸影響，在改善汽車內(nèi)部空間上，具有一定的局限性，因此，要想改變相關(guān)的參數(shù)，需要綜合考量產(chǎn)熱溫差系數(shù);通過系統(tǒng)匹配計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，通過降低蒸發(fā)溫度t0，能夠保證傳熱溫差的合理性;當(dāng)蒸發(fā)溫度較低時(shí)，空調(diào)制冷效果得到保證，當(dāng)蒸發(fā)器穩(wěn)定<0攝氏度，需要將空調(diào)風(fēng)溫度設(shè)定在9～11攝氏度，進(jìn)而提升空調(diào)的舒適度，具體推導(dǎo)公式為： （5）;式中 ：空調(diào)出風(fēng)口溫度。

2.3 過冷度和過熱度

空調(diào)制冷系統(tǒng)，需要重點(diǎn)考量管道內(nèi)部的摩擦影響及相關(guān)的參數(shù)變化，設(shè)定科學(xué)的過冷度，進(jìn)而保制冷效果。通常選取的小于當(dāng)前壓力的冷凝溫度，具體設(shè)定在4～6攝氏度，并將其溫度作為冷凝器的出口過冷度，當(dāng)節(jié)流裝置中過冷溫度 選擇為6～9℃。

在過熱度計(jì)算分析中，需要考量制冷器在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)情況，避免浪費(fèi)蒸發(fā)器的蒸發(fā)力，因此，為保證選取合適的蒸發(fā)器，一般將蒸發(fā)器出口的過熱度設(shè)計(jì)在5～7攝氏度。

2.4 制冷系統(tǒng)的熱力計(jì)算

對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行熱量計(jì)算，可保證空調(diào)制冷系統(tǒng)相關(guān)元件設(shè)計(jì)的合理性，在具體設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)設(shè)計(jì)工況，進(jìn)行熱負(fù)荷計(jì)算，根據(jù)具體使用的制冷劑類型以及設(shè)計(jì)工況，科學(xué)選定冷凝溫度和蒸發(fā)溫度，進(jìn)而保證熱力計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性;針對(duì)壓縮機(jī)的相關(guān)參數(shù)設(shè)定，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整;在分析壓縮機(jī)匹配設(shè)計(jì)過程中，需要將制冷量計(jì)算出來，進(jìn)而保證壓縮機(jī)選型的合理性;根據(jù)熱負(fù)荷計(jì)算壓塑機(jī)排量 時(shí)，根據(jù)具體計(jì)算出的排量進(jìn)行選型， （每千克制冷劑的制冷量）， （制冷劑質(zhì)量流量）; （壓縮機(jī)的理論輸氣量）[3]。

2.5 車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)計(jì)算

新鮮的空氣補(bǔ)充量直接影響到車內(nèi)人員的舒適度，在計(jì)算車內(nèi)空氣質(zhì)量指標(biāo)時(shí)，按照 計(jì)算，式中n：車內(nèi)人員數(shù)量; ：車內(nèi)空氣密度;V：車內(nèi)人員平均的新鮮空氣量，一般按照10～30m3/h進(jìn)行計(jì)算。

2.6 車內(nèi)空氣溫度不勻稱指數(shù)計(jì)算

將車內(nèi)空氣速度不勻稱指數(shù)設(shè)定為 ，計(jì)算公式表示為 ，在公式推導(dǎo)下，可具體推算出 。

2.7 空氣分布特性指標(biāo)計(jì)算

車內(nèi)空調(diào)舒適性與空調(diào)相對(duì)溫度和濕度具有一定的關(guān)聯(lián)性，為保證舒適條件，按照如下公式進(jìn)行計(jì)算，可得到空氣溫度與氣流速度變化之間的關(guān)系， ，式中 作為反映溫度和速度的舒適指標(biāo)， 代表給定的室內(nèi)溫度; 表示工作區(qū)某一點(diǎn)的空氣溫度; 表示空氣流速（m/s）。

3 對(duì)空調(diào)制冷控制系統(tǒng)的實(shí)踐研究

在云計(jì)算技術(shù)支持下的水冷空調(diào)系統(tǒng)控制原理，主要是通過設(shè)計(jì)科學(xué)的云制冷架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)單元形式的組合搭配，最大程度上發(fā)揮系統(tǒng)潛能，降低設(shè)備能耗，最大程度上縮小資源配置顆粒度;經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)顯著。就云制冷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)看架構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)增容目標(biāo)，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(jìn)水管網(wǎng)作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷流量的控制，在云計(jì)算技術(shù)支持下，進(jìn)一步提高了水冷系統(tǒng)信息化管理能力;水冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員，在具體設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)了多種組合配置方式，滿足切換使用需要，能夠根據(jù)季節(jié)變換進(jìn)行隨意的切換，通常，為保障水冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效果，降低空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行能耗，根據(jù)運(yùn)行方式隨時(shí)調(diào)整，研究發(fā)現(xiàn)，在冬季，可主要使用只用干冷設(shè)備，在夏季可使用制冷機(jī)組，過度季可使用自由干冷器及空調(diào)制冷機(jī)組;若空調(diào)機(jī)房溫度升高情況下，需要開啟自動(dòng)控制模式，依次打開相關(guān)設(shè)備，確保將空調(diào)溫度設(shè)定在合理范圍內(nèi)。

結(jié)論：綜上所述，對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)匹配計(jì)算分析，具有重要的研究意義，通過系統(tǒng)匹配計(jì)算，能夠?yàn)榭照{(diào)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提供科學(xué)的數(shù)據(jù)參考，通過熱負(fù)荷、蒸發(fā)溫度、過冷度、過熱度計(jì)算，進(jìn)而保證空調(diào)制冷效果，提升空調(diào)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行效率，更好提升空調(diào)的舒適度。

參考文獻(xiàn)：

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