低温组件应用技术.docx

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低温组件应用技术

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前言4

摘要：

5

关键词：

5

一.来源5

二.相关述语的名词解释5

三.低温组件的应用原理6

四.低温组件配置计算7

五.低温组件的测试验证10

六.低温组件的拓展应用15

七.低温组件在现场应用的要求18

前言

本设计模块于

拟制部门：

空调开发部

拟制人：

主要起草人：

标准化审查人：

审核人：

批准人：

摘要：

本文详述了PEX风冷系列空调为解决低温启动和运行的一种应用技术，在低温工况（低于-15℃）下，保证空调机组能正常启动、可靠高效的运行，其内容包括：

低温组件的应用原理；低温组件配置计算；低温组件的测试验证；低温组件的拓展应用等等。

关键词：

低温组件

一.来源

机房空调的一个重要特点就是要求全年能制冷且全天24小时不间断运行，由于我国的幅员辽阔，北方地区最冷的气温在-45℃左右，南方地区最高的气温在45℃左右。

如果是标准PEX空调应用到低温（-15℃以下）场合，在启动的时候会出现持续的低压，致使空调无法正常启动，这样的启动次数多了可能会致使压缩机因缺油而发生故障。

低温组件就是基于满足风冷冷风型空调用于北方极寒冷地区冬季制冷而开发设计的，目的是为了保证空调机组在冬季能正常启动、可靠的运行。

以前为解决低温运行的方案是采用Lee-Temp系统，由于Lee-Temp是用在室外环境，对储液器的密封和制造加工工艺要求非常高，且系统中要用到压头阀、有独立的结构件箱造成成本高等现实问题。

还有室外风机在低温环境依然是全速运转，对噪声、能效皆是不利的因素，所以在推广中碰到很大的市场压力。

值此，我们推出低温组件这种应用技术，低温组件的储液器是放置在室内机中，应用环境相对较好，没有大的温差，密封更容易做好；不需压头阀和独立的结构件在成本与Lee-Temp比就体现出极大的优势；室外风机是根据制冷系统的压力进行调速，在温度低的情况下转速非常慢，极大的降低了室外机的噪声和耗电量。

二.相关述语的名词解释

2.1．名词解释

●低温组件：

一种解决空调机组在低温地区能正常启动、运行的应用技术，由储液器、电磁阀、单向阀等器件组成。

三.低温组件的应用原理

此种室内机加低温组件的应用，可解决机房精密空调用于北方地区的冬季制冷，延展了空调机组低温运行的最低温度，最低可以达到约负45℃（实验室测试数据），从而拓展了我司机房精密空调的应用范围和应用区域，达到提高公司产品竞争力的目的。

冬季在北方地区，机房空调室外机处于在低温环境中，在停机状态时，制冷系统停止了工作循环，由于室外温度低于室内温度，制冷系统中的制冷剂将向室外低温的室外机迁移，时间越长迁移得越多，直至完全迁移到室外机，若此时开启压缩机，可能会出现压缩机没有制冷剂或量不足而导致压缩机启动后出现持续低压保护的情况，造成不能正常开机或损坏压缩机。

低温组件的应用原理就是保证停机状态下，制冷剂不会迁移到室外机去，保证室内机有足够多的制冷剂不会出现启动后的持续低压的情况，低温组件是由带视液镜的储液器、单向阀、电磁阀组成，原理图如下：

图1

在安装带低温组件的机组，制冷剂的充注量会比标准机组多，多出的制冷剂量可以通过计算得到，该多出的制冷剂量决定了储液器容量的大小。

储液器上的视液镜为制冷系统充注合适的制冷剂量提供了指示。

机房空调正常工作时,多出的制冷剂储存在储液器中；空调停机时，低温组件中的电磁阀关闭，在单向阀共同作用下，储液器中维持一定量的制冷剂仍保留在其中。

这样，在低温环境中开机时，低温组件中电磁阀打开，这些制冷剂就可以经过膨胀阀，在蒸发器中相变为气态进入压缩机，通过压缩机压缩排出到冷凝器迅速形成持续循环，这样就可以快速地建立起稳定的制冷系统正常高压压力和低压压力，保证了空调机组在低温情况下能正常启动和稳定运行。

四.低温组件配置计算

4.1空调机组充注制冷剂的简单计算

低温组件的配置计算主要是制冷剂储存量的计算，带低温组件机组所需制冷剂以在低温状态液体制冷剂能充满整个冷凝器盘管为标准，因为在低温启动时，高、低压暂时还未建立起来，那时压缩机的吸气侧处于抽空的状态，高压压力也非常低，排气侧气体在冷凝器中迅速冷凝，持续直至高压高到一定程度足以推动冷凝器中的制冷剂回到室内机通过膨胀阀形成循环，此时制冷统才算真正的建立起高、低压，才处于正常的运行中。

介于此，对每种机型的制冷剂充注量必须有可量化的准确值。

以下是对PEX各种不同机组测试时充注制冷剂的记录数据汇总表：

从上表数据可知制冷剂的充注量一般是占到制冷系统容积的45%~57%之间，以上数据是基于室内、外机连管长度在10米内。

我们可取中间值50%来推算其他机型的充注量，详细数据见下表：

表二

注：

1.以上充注量皆是指单系统的充注量；

4.2低温组件储液器的容量计算

从以上内容可知机组在低温状态液体制冷剂能充满整个冷凝器盘管为标准，那以冷凝器盘管的容积作为基准来计算所需的制冷剂量，得出的制冷剂量减去常温冷媒充注量即是储液器需要储存的量，可按下面公式进行储液器的容量计算：

Q冷=L冷*ρ*k

Q储=Q冷-Q常

式中Q冷---低温状态下冷凝器储存冷媒量（kg）；

L冷---冷凝器盘管容积量（L）；

ρ---制冷剂在-25℃的密度（约1.4kg/L）；

k---安全系数（考虑常温充注量是计算值取50%，可能与实际有一定的差距而取系数1.2来保证冷媒有足够的冗余）；

Q储---储液器存冷媒量（kg）；

Q常---常温下冷媒充注量（kg）；

根据以上公式可计算PEX系列风冷机组的储液器存冷媒量，详细数据见下表：

表三

4.3不同机组配置低温组件列表

从表三可看出，机组从小到大所需存储冷媒的量不尽相同，考虑到设计的统一性和加工采购的便利性，我们拟用10L和14L两种储液器来满足PEX系列机型在低温下的应用，每种机型配置的储液器见以下配置表：

表四

五.低温组件的测试验证

为了验证空调机组配置低温组件对于低温启动和运行的有效性，我首先测试不带储液器的系统能应用到的低温范围；从而评估在通过调速能做到的低温极限；再测试制冷系统增加低温组件能应用到的低温范围；从-15℃~-40℃，评估增加储液器能做的低温极限，以及不同室外环境温度对制冷系统低压复位的影响和在低温情况下风机的运转情况。

5.1不加低温组件机组的低温环境运行试验

试验用的室内机为：

PEX1125RA；室外机为：

LSF32；

测试工况是：

室内干球21℃、湿球15℃；

室外按不同的低温值分别测试：

-15℃、-25℃；

系统低压保护点为：

1.36bar断开、2.5bar复位，精度为±0.5bar;

1．不带储液器，室外温度-15℃的测试：

低压延时设定300s；

图2

机组启动160S低压复位，机组能正常运行,因风机调速的缘故，高压有±0.3bar的波动。

2．不带储液器，室外温度-25℃的测试：

低压延时设定300s；

图3

机组启动300S后还无建立起高、低压，低压压力在2.5bar以下，机组持续低压保护。

5.2加低温组件的机组在低温环境运行试验

试验机组仍然是PEX1125RA和LSF32；

1．加低温组件，室外-25℃的测试：

（储液器内压力9bar,室外侧压力1.32bar）

图4

机组启动2’15”低压复位，压力稳定上升，5’10”室外风机启动。

2．加低温组件，室外-40℃的测试：

（储液器内压力8.34bar，室外侧压力0.26bar）

图5

机组启动2’50”低压复位，压力稳定上升，11’40”室外风机启动。

通过以上的系列测试,我们可得知采用风机调速控制的室外机可适应的最低温度在-15℃；再低的话，就需要调整低压屏蔽的时间，并且不能低过-25℃；通常我们不建议这样做，因为持续低压太长时间容易损坏压缩机。

如要应用在更低温度环境就需采用加低温组件的方案,通过增加低温组件来改善低温启动造成的持续低压，室外环境温度越低制冷系统低压复位的时间需要越长，在-40℃时的低温工况依然能在3min内复位低压，启动后能保证系统的平稳运行，室外风机也不曾出现频繁启停的现象。

5.3不同工况对冷媒储存量的影响

通过调整不同室外环境温度来观察空调制冷系统低压复位时间；找出高温工况与低温工况所需求的冷媒储存量的差异，从而保证带低温组件的机组能安全运行在各工况下。

试验用的室内机为：

PEX3200RA；室内机安装的储液器从底部到顶端设置了1根透明的塑钢视管，从而方便读取储液器中制冷剂储存量的变化；

室外机为：

LSF62；

测试工况是：

室内干球21℃、湿球15℃；

室外按不同的低温值分别测试：

-35℃、-45℃、45℃；

系统低压保护点为：

1.36bar断开、2.5bar复位，精度为±0.5bar，

1．带低温组件，充注制冷剂28kg，室外温度-35℃的测试：

低压延时设定300s；

图6

机组启动47秒全部吸干储液器中液体，1分10秒开始回液，2分钟低压复位。

室外环境温度上升到-20度时，储液器液位在345～440mm之间波动。

2.带低温组件，充注制冷剂28kg，室外温度-45℃的测试：

低压延时设定300s；

图7

机组启动50秒全部吸干储液器中液体，1分19秒开始回液，2分15秒低压复位。

室外环境温度上升到-27度时，储液器液位在350～440mm之间波动。

3.带低温组件，充注制冷剂28kg，室外温度45℃的测试：

图8

机组运行时液面保持在330mm左右，由于管路偏小的原因，造成系统阻力过大（约5.4bar），致使排气压力较高。

通过以上的系列测试，室外环境温度越低制冷系统低压复位的时间需要越长，但在加低温组件后低压的恢复时间皆在3分钟之内。

通过高、低温运行的对比，储液器中的液体储存量大致相同，根据液位差计算，罐中液体相差在1kg以内。

六.低温组件的拓展应用

由于低温组件在室内机的储液器能储存大量的液体，从而能保证供给膨胀阀的全是饱和液态制冷剂，由于这个特点，我们可将带低温组件的机组应用到负落差的工程中。

应用的范围只是要考虑制冷系统为克服液柱对系统形成阻力而升高的排气压力，经计算可应用的最大负落差是-25米。

以上结论在《风冷冷风空调长连管、正负落差配管指导》中有详细的计算和解释，在这不再复述。

七.低温组件在现场应用的要求

1．安装带有低温组件的空调机组在充注制冷剂时一定要关注储液器上视液镜中的液位，一般以保证液位在视液镜中部为佳；

2．由于安装的储液器，需要添加大量的制冷剂，于是要按制冷剂加入量来补充润滑油，润滑油的加入量按下面公式进行补充：

L=22.6*R

式中L---润滑油补充量（ml）；

R---制冷剂加入量（kg）。

3．在负落差超过15米请使用带低温组件的空调机组，但极限不超过-25米。