冷媒散熱的雙層電器盒在變頻多聯機空調上的應用

溫得賢 劉文華 黃仲林 聶鵬飛

（廣東TCL智能暖通設備有限公司 中山 528427）

引言

隨著變頻多聯機空調的普及，用戶對多聯機空調的要求也越來越高，多聯機的安裝空間和普通空調相比需要更大的空間，特別是空間緊湊的公寓大樓，多聯機空調的安裝空間十分有限，這就需要在設計時盡量將多聯機空調設計得更小。為保證機組的安裝空間，解決多聯機在空間小的樓房的安裝問題，開發結構緊湊的空調已經成為了多聯機空調發展的一種趨勢。電器盒作為機組配電和控制中心，也面臨著散熱和小型化設計的要求。現在的空調逐步切換成變頻空調，變頻驅動板放置在電器盒中散熱和空間問題成為首要解決的問題。本文詳細介紹一種冷媒散熱的雙層電器盒在多聯機空調上面的應用研究，探討解決多聯機空調電器盒的散熱和空間小型化解決方案。

1 常規空調機組的電器盒現狀

在空調通用要求的國標《家用和類似用途電器的安全》中對電器盒內部的電器件根據不同的絕緣等級有著不同的溫升要求，具體要求如表1所示[1]，根據不同的使用環境要求，電器盒在設計時一般會設計成不同的結構來滿足空調設備的空間要求和發熱要求。

表1 空調通用國標對電器件發熱的要求

在結構方式上，常規空調的電器盒的結構是單層多邊形殼體結構。電器盒除了在形狀上會有不同外，更多的不同點體現在散熱方式上。在散熱方式上的處理上，電器盒可以分成3種大的類型，分別如圖1、2、3。一種是開放式的自然散熱電器盒，一種是封閉式的自然散熱電器盒，還有一種是帶風扇的電器盒，這種電器盒是針對空調使用環境溫度特別高的地方，多聯機空調機組會通過加裝風扇進行輔助散熱，滿足電器件的發熱要求。

圖1 開放式的自然散熱電器盒

圖2 封閉式的自然散熱電器盒

圖3 帶風扇的電器盒

2 雙層電器盒的應用研究

為滿足空調的節能和各種智能功能的需求，多聯機空調設備會采用變頻壓縮機，這樣使得多聯機空調的電器盒除了會配置主板外，還會配置多塊變頻驅動板和濾波板來滿足變頻和智能控制的功能。這樣也使得電器盒需要更大的安裝空間，同時驅動板的散熱問題也成了電器盒設計時最大的難點。

多聯機空調在空間上的特點一般是壓縮機上方會放置電器盒，這樣可以充分利用好機組的設計空間。這樣單層電器盒的設計方案就會出現兩個問題，第一個問題是電器盒和壓縮機之間在結構安裝上會產生干涉，這樣就需要把機組設計得更大，也就無法滿足多聯機空調小型化的設計需求。第二個問題是單層電器盒需要把所有電器件都放置在同一個平面，這樣在走線上就很難到到強弱電的分開，在設計時需要增加很多輔助走線的支架來滿足走線，這樣也會使得電器盒做得更大。

如圖4，將單層電器盒更改為雙層電器盒的設計，就可以很好地解決單層電器盒會出現的兩點問題。第一個是電器盒在高度上可以設計得更加緊湊，在高度上可以做得更小，從而滿足多聯機空調上下安裝的結構要求。第二個是雙層電器盒在電器的布局上，驅動板和濾波板等強電主板一般會放置在底層，一是可以方便冷媒管進行散熱，二是可以將強電的走線隔離到底層，主板等弱電板會放置在上層，這樣將弱電的走線隔離到上層，從而實現將強弱電獨立的分開到上下層，滿足空調的緊湊性設計，同時提升了變頻空調的電磁兼容特性。

圖4 雙層電器盒

3 冷媒散熱的應用研究

多聯機空調在配置變頻壓縮機時，需要在電器盒內配置變頻驅動板。變頻驅動板在運行時會產生大量的熱量，變頻驅動板自身會設置過熱溫度保護，當溫度過高時，會通過停止工作來保護自身內部芯片，這樣就會使得空調機組出現頻繁的啟停操作，同時芯片在長期高溫的環境下運行，壽命將減短30～50 %。為了保證機組的穩定運行，就必須解決驅動板的散熱問題。隨著近幾年全球氣溫的上升，在面對高溫環境時，驅動板的散熱變得更為重要。為了實現驅動板散熱更快、更穩定，多聯機空調的電器盒將冷媒散熱技術運用到驅動板上。

多聯機空調通過冷媒散熱在結構上是將一根空調管路引入到驅動板上，利用鋁板將管路固定在驅動板上面，在固定前在管路上和鋁板上分別涂上散熱膠，使兩者在熱交換上面更加的均勻，結構如圖5所示。

圖5 冷媒散熱在電器盒上的實現圖

冷媒散熱技術的實現原理需要利用單向節流閥來實現。實現的原理如圖6所示[2]，這一過程是利用機組在制冷運行過程中，從壓縮機中排出的高溫高壓冷媒氣體在經過單向節流閥后，將高壓冷媒降壓成低壓的液態冷媒。低壓的液態冷媒在經過電器盒時，液態冷媒會吸收驅動板上的熱量轉化成氣態冷媒，將電器盒內驅動板的熱量帶走，在電器盒進出位置分別安裝一個單向節流閥，可以實現在多聯機空調制冷和制冷狀態下均能實現冷媒的降壓，從而實現電器盒內部的降溫。如果不利用單向節流閥直接對電器盒進行散熱，電器盒內部會出現凝露的問題，為解決這一問題，采用單向節流閥可以通過不同孔徑的選擇來控制冷媒的降溫效果，解決電器盒內部的凝露問題，從而實現變頻驅動板快速、平穩的降溫，最終使機組能夠更加穩定的運行。

圖6 冷媒散熱實現原理

4 結束語

在多聯機空調小型化和智能化的趨勢下，雙層電器盒相較于單層電器盒有著很多優勢，可以很好的解決多聯機空調結構緊湊化的設計需求，同時滿足強弱電控制的分離，提高機組的電磁兼容性。

在散熱的處理上，利用機組自身的冷媒進行散熱，可以更加快速、平穩的實現變頻驅動板的降溫，從而使機組能夠更加穩定的長期運行，給客戶更好的使用體驗。