1、空调综合能耗测试装置的设计与制作 梁海洲 叶翠安 广东交通职业技术学院 摘 要： 文中详细介绍空调综合能耗测试装置的动因、实施方案、开发功能、测试应用及反馈效果等。用图表的方式对该设备的制作过程进行详细的阐述, 并提出制作思路、方法, 投入使用后取得较理想的实验测试效果, 并取得国家授权的发明专利知识产权。关键词： 空调能耗; 测试装置; 设计制作; 作者简介：梁海洲 (1981-) , 男, 实验师/制冷高级技师研究方向:机电、制冷空调工程应用研究、实验室管理收稿日期：2017-04-20Design and Manufacturing of Air Conditioning Test De
2、vice for Comprehensive Energy ConsumptionLIANG Hai-zhou YE Cui-an Guangdong Communication Polytechnic; Abstract： This paper introduces in detail the comprehensive energy consumption of air conditioning test device drivers, implementation plan, development, testing, application and feedback to functi
3、on. The production process of equipment manufacturing is elaborated in detail by chart, it is put forward the idea, method and ideal experimental test results after put into use, which resulting in state invention patent rights.Keyword： air conditioning energy consumption; the test device; design an
4、d production; Received： 2017-04-20随着经济的发展和人们生活质量的提高, 制冷空调设备的产品普及到每家每户, 制冷高级技术人才的需求量也越来越大, 既能懂得制冷系统、电气系统, 又能懂各参数改变对制冷空调效果影响的人员却为之少数。研究一款能集合制冷系统优化、冷热风循环系统的优化、制冷量的测试及计算、改变制冷工况而得到不同的能效比、电脑板的工作状态及检修、影响小型空调器的各种因素等为一体的检测装置是一个迫切的课题。1 设计思路与外观设计1.1 设计思路空调综合能耗测试装置以空调技术综合性能测试为对象, 进行了深入的研究和创造性的开发。对制冷系统的优化, 冷热风循环
5、系统的优化, 毛细管、制冷剂充注量、电容器等各参数的最佳选择, 从制冷系统和电气控制系统的结构组成、工作原理、故障检修与排除及制冷性能、能效比的影响等方面入手。1.2 外观设计空调综合能耗测试装置共分 4 层, 第一层是抽屉, 用于放置装置的电源线、遥控、测试资料等。第二层是放置电磁阀和不同长度的毛细管, 右边为空调器的室外机, 可以看到压缩机, 冷凝器等, 由于外机质量相对较重, 故放于较低处, 便于观察空调器的运行状况, 同时方便维修。第三层为核心部分, 电气部分有电源开关、数显温度计、电流表、电压表、功率表等;系统部分有数显温度计、压力表, 用于测量系统各关键点的压力和温度。第四层为室内
6、外机风扇电容容量的选择面板和放置室内机, 通过变压器来改变室内、外机的输入电压, 电容器容量等对空调性能的影响, 如图 1 所示。图 1 测试装置外观设计 (单位:mm) 下载原图2 电气与制冷系统设计2.1 制冷系统设计测试装置的主要功能是分析家用空调在运行工作中, 出现异常情况时的各种参数分析, 如家用空调器的毛细管节流量、室外内机送风和回风面积对制冷效果、电容量减少或增大等等各项指标的分析。在原有的四大部件的条件下, 对整个制冷系统进行了改造, 并重新进行系统的管道布置和零部件的布置。为使系统更直观和更加方便操作, 合理地将整个检测仪的制冷系统进行优化布置。2.1.1 毛细管长短模块毛细
7、管在制冷系统中容易出现故障, 其内径和长短起到关键作用。在原有的毛细管的长度上, 上下分别设置两组 6 根毛细管进行对比, 并在毛细管进口处设置电磁阀进行供液控, 以达到在测试过程中可以在不停机的情况下转换毛细管的节流效果。2.1.2 制冷管路各点温度模块在制冷系统的温度控制上, 为了监测制冷系统的运行状况, 在压缩机、冷凝器、蒸发器的各个部位, 分别设置压缩机外壳温度、排气温度、吸气温度等温度监测, 并保证在特殊测试过程中保护压缩机。蒸发器和冷凝器分别设置了蒸发器温度、蒸发器出口温度、冷凝器温度、冷凝器出口温度等温度监测, 可对整个制冷系统管路进行全面的温度监测。2.1.3 制冷管路各点压力
8、模块为了能够准确测试制冷系统的压力, 使用压力表对制冷系统进行监测, 分别设置了压缩机排气压力、压缩机吸气压力、冷凝压力、蒸发压力等压力测试点;同时为了能准确的计量在制冷剂充注的测试中, 设置了一台计量称, 在对制冷剂充注时, 可对压力和质量进行测定, 如图 2 所示。图 2 制冷系统设计 下载原图2.2 电气系统设计2.2.1 测试主电路测试主电路有电源指示灯、漏电开关, 确保电源能正常输入, 并可对设备经行漏电保护;电能表、功率表、电压表和电流表, 分别对测试装置的电能消耗多少, 对测试装置的输入电压与压缩机输入电压进行测量, 对压缩机启动电流、运行电流进行监控和测试, 这些实验测试数据可
9、以作为分析依据。2.2.2 温度检测电路温度测试电路有电子温度计, 可以测量蒸发温度、蒸发器出口温度、冷凝温度、冷凝器出口温度、排气温度、压缩机外壳温度和吸气温度等。2.2.3 压缩机起动运转电容电路起动运转电容由 1545F 组成和相对应的选择开关相连, 对压缩机电路中的电容量和室内外机风扇的电容量的测试, 用选择开关或带灯开关将电容量大小进行转换, 来测试运行过程中的电容量的改变对整机的性能影响。2.2.4 调电压电路在控制面板上将设置 3 组变压器, 对压缩机运行电压和室外机风扇电压进行调整, 变压器可调范围是:AC 0250 V, 但由于压缩机电机和室外风扇电机电压可允许调整的范围有限
10、, 为保证正常测试, 在测试过程中, 对压缩机电机和风扇电机电压一般在 AC 190250 V 的范围内进行调整, 如图 3 所示。图 3 电气系统设计局部 下载原图3 装置应用测试3.1 测试对象和工具国内品牌空调设备 1 套, 温度传感器数个, 精密压力表数个, 温度测量计数个, 功率测量仪数个, 数字式测试风速仪 1 套、电能测量仪 1 个, 风量测量仪 1 个等等, 空调铭牌参数如表 1 所示。表 1 空调器的主要技术参数 下载原表 3.2 检测方法开启检测设备, 设定控制温度, 观察系统各运行参数冷凝压力、蒸发压力、吸气压力、冷凝进出口温度、输入功率 P、压缩机电压、蒸发器出风温度是
11、否稳定。待压缩机进、出口压力稳定约 10 min 后, 再进行相关的测试。3.3 测试环境的准备测试装置布在测试实验室内, 将各个测试风口布置在测试装置的指定位置上, 模拟室内外环境温度可根据夏冬季当时环境温度进行调节, 如图 4 所示。3.4 测试数据分析以压缩机运转电容量对各参数的影响为例, 对大一匹某品牌分体机制冷量为 2 600 W 的测试分析, 如表 2 所示。3.4.1 不同电容容量对电流数据分析压缩机原配电容量为 25F, 实验测试中都采用原配电容作为压缩机启动电容。图 5 显示:压缩机电容容量大于或小于原配电容容量时, 随着电容量的增加或减小压缩机电流随之增大。3.4.2 不同
12、电容容量对制冷量数据分析压缩机电容容量对制冷量的影响:压缩机电容容量小于原配时, 制冷量减小;大于原配时, 制冷量增大, 如图 6 所示。3.4.3 不同电容容量对能效比数据分析压缩机电容容量对能效比的影响:压缩机电容容量大于或小于原配电容容量时, 能效比降低, 且随着电容量的增加, 能效降低更明显, 如图 7 所示。3.4.4 测试结论分析从电动机原理可知, 电动机的输入电流和输入功率与电动机转子的转速成反比。当电容器容量下降时, 电动机的工作电流和输入功率会随转速下降而增大。配用的电容容量小时, 工作电流、输入功率偏大, 而制冷量和能效比偏小。当电容容量偏大时, 输入电流、输入功率和制冷量
13、都增大了, 但它的能效比却下降了。原因是由于电容容量增大后压缩机的转速提高了, 虽然制冷量随转速的提高而增加, 但是输入功率增加的功率更高, 所以能效比反而下降。无论电容容量偏下或者偏大, 压缩机的工作电流和耗电量都增加, 并使压缩机的温度升高, 长期工作会缩短压缩机的寿命。一般更换启动电容不超过原机的正负 10%容量的电容, 否则电机的会发热严重容易烧坏。图 4 测试实验室布置 下载原图表 2 压缩机运转电容量对各参数的影响 下载原表 图 5 5 压缩机电容容量对压缩机电流的影响 下载原图图 6 6 压缩机电容容量对制冷量的影响 下载原图图 7 7 压缩机电容容量对能效比的影响 下载原图4
14、结语该装置是理论与实际应用相结合的实验成果, 并得到国家专利局授权发明专利 (专利号:ZL 2013 10413213.2) 。产品完成并投入使用后, 根据学生和老师的反映, 收到良好的测试效果, 帮助老师避免理论过于生硬死板, 提高学生的学习兴趣, 使老师讲课得心应手;学生通过对本装置的了解和使用, 可培养学生在运用综合知识的能力和创新能力;同时也能为中小型制冷空调厂家提供一个物美价廉的测试装置平台。参考文献1林钢.小型制冷装置M.北京:机械工业出版社, 2003. 2王荣起.制冷设备维修工M.北京:中国劳动出版社, 2000. 3曾光, 陈宏波, 王更祺, 等.涡旋压缩机堵转测试台的设计与制作J.制冷与空调, 2009, (5) :45-49. 4彭好义, 郭召永, 肖勇, 等.制冷兼制热水一体化实验台的研制与实验研究J.建筑热能通风空调, 2005, (12) :94-97. 5梁海洲, 叶翠安, 周名侦.可视教学电冰箱的研制J.广东交通职业技术学院学报, 2009, (1) :45-49. 6秦大为, 陈汉峥, 蔡苏瑾.太阳能与风力发电仿真 (实验) 系统的研制J.实验技术与管理, 2009, (1) :63-65.
