分体式空调器启动舒适性研究及应用.pdf

2772023中国家电科技年会论文集0 引言随着社会生活水平的提高，和国内外家电市场竞争的日益激烈，人们对于生活电器质量的要求越来越高。当前空调产业的发展方向：以客户满意度为出发点，最大化的了解、创造并满足用户的需求。想要抢占市场份额，赢得用户们的青睐，必须从用户的关注点进行升级改善，给用户带来更好的体验，提高用户产品满意度。根据2022年市场调研结果显示，用户的满意度主要集中在空调的制冷制热效果、静音降噪、外观设计、做工质量、操作便利性上。其中制冷制热效果的改善最能提升用户满意度，而制冷制热效果主要体现在出风温度上。席战利等1提出压缩机启动速度和制冷制热出风温度可作为对空调器制冷制热速度进行客观评价的指标并提供了测试方法。本文就具体问题提供解决措施，通过优化空调开机逻辑，作者简介：卢金童，学士学位。研究方向：制冷技术。地址：中山市南头镇南头大道59号。E-mail：。分体式空调器启动舒适性研究及应用卢金童 张勤奋TCL空调器（中山）有限公司 广东中山 528400摘 要：随着消费升级，人们逐渐将舒适性作为选购空调的重要标准之一。而制冷制热效果是评价空调舒适性的一个重要指标，用户在评价舒适性时，温度是首要直观的感受。主要研究在压缩机启动逻辑方面优化出风温度，即从压缩机启动时间入手研究，达到优化目标，从而提升空调器的制冷制热效果和舒适度。通过对比两款不同品牌家用柜机、同一柜机改前改后开机前5分钟的出风温度、压缩机和风机启动时间，确认缩短压缩机与风机启动时间间隔可以提升出风温度12，该过程需注意空调器启动时的压力是否超标。同时，在不同工况条件启动下验证了空调器的启动可靠性。关键词：出风温度；优化；空调器；舒适度Research and application on starting comfort of split air conditionerLU Jintong ZHANG QinfenTCL air conditioner(Zhongshan)Co.,Ltd.Zhongshan 528400Abstract:With the upgrading of consumption,people gradually consider comfort as one of the important criteria for purchasing air conditioners.The cooling and heating effect is an important indicator for evaluating the comfort of air conditioning,when users evaluate comfort,temperature is the primary and intuitive feeling.The research optimizes the starting logic of the air conditioning compressor to improve the outlet temperature of heating and cooling,thereby enhancing the cooling and heating effect and comfort of household air conditioners.Mainly focuses on optimizing the outlet temperature in terms of compressor startup logic,that is,starting from the compressor startup time to achieve the optimization goal,thereby improving the cooling and heating effect and comfort of the air conditioner.By comparing the air outlet temperature,compressor startup time,and fan startup time of two different brands of household cabinets and the same cabinet before and after the change,it is confirmed that shortening the interval between compressor and fan startup can increase the air outlet temperature by 12.During this process,it is necessary to pay attention to whether the pressure during the start of the air conditioner exceeds the standard.At the same time,verify the start-up reliability of the air conditioner under different operating conditions.Keywords:Air outlet temperature;Optimize;Air conditioner;Comfort中图分类号：TB6 DOI:10.19784/ki.issn1672-0172.2023.99.063278 2023中国家电科技年会论文集提高或降低制热制冷的出风温度，从而提升分体式空调器启动时的制冷制热效果，从而提升产品的体验舒适度。1 理论分析1.1 制冷原理理论分析空调制冷，是利用制冷剂作为工作介质在一定时间和空间内将物体或流体冷却，使其温度降低到环境温度以下，并保持该温度。制冷系统主要由压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器等四大部件组成，用管道将其连成一个封闭的系统。工质在蒸发器内吸热汽化，变成低温低压蒸气，经压缩机吸入压缩后变成高温高压气态，经四通阀流入到冷凝器中冷凝放热，变成高温高压液态，再经节流装置节流后，变成低温低压气液两相混合物，进入蒸发器吸热蒸发变成低温低压饱和气体，又重新回到压缩机进行压缩2。制热则反之，气态工质经过压缩机压缩变成高温高压气态工质后经四通阀换向流入到室内侧换热进行放热冷凝，变成高温高压液态工质，经节流装置节流变成低温低压气液两相混合物后流入室外侧换热进行吸热蒸发，最后变成低温低压饱和工质流回到压缩机。1.2 压缩机工作原理理论分析滚动转子式压缩机由气缸、滚动转子、偏心轴、滑片和气缸两侧端盖等主要零部件组成。气缸径向有吸气孔口和排气孔口，其中排气孔上装有弹簧排气阀。滚动转子设置在曲轴上，沿气缸内壁滚动，与其形成一个月牙形工作腔，它的两端由汽缸盖封着，构成压缩机的工作腔。滑片依靠弹簧作用力使其端部和转子紧密接触，将工作腔分隔成两部分，与吸气孔口相通的部分称为吸气腔，而另一侧称为压缩腔。转子滚动时，滑片在槽道内做往复运动，端盖被安置在气缸两端，与滑片、切点、气缸内壁、转子外壁、形成封闭的基元容积，容积大小随着转子角度的变化而变化，进而改变容积内的气压，完成压缩机的工作过程3。2 问题及实验方案2.1 问题描述当前市场调研显示，在2 P柜机产品A客诉率较高的问题当中，制冷、制热效果占比较高，用户反馈产品A在使用时出风温度制冷过高，制热过低，舒适性较差。2.2 实验方案说明本文以一款NPS评分较高的2 P柜机产品B作为实验对象，在5 HP焓差实验室，实验工况选择制冷工况35/43/48，制热工况7/2/-7/-15，在室内机出风口上、中、下位置布置热电偶检测出风温度，导风板设置为最大出风角度，分别对产品A和产品B进行功能逻辑测试，记录开机前5 min出风温度、压缩机和内风机开启时间。2.3 实验数据分析及结论实验数据如表1、表2所示，额定工况下开机5 min制冷、制热速率如图1所示，制冷、制热工况下内风机、压缩机启动时间如图2、图3所示。表1 制冷工况开机5 min出风温度工况1 min（）2 min（）3 min（）4 min（）5 min（）35A1817151414B201614131343A1918181614B201714131448A2523222220B2420202020表2 制热工况开机5 min出风温度工况1 min（）2 min（）3 min（）4 min（）5 min（）7A2633364144B30354042432A3645454747B2020253434-7A2637434546B2134403839-15A2640454140B2121213340通过A、B柜机性能测试对比数据发现，制冷35工况时，开机时出风口温度为27，开机1 min后，产品A、B出风温度分别为18、20，制冷速率分别为33%、26%；开机2 min后，产品A、B出风温度分别为17、16，制冷速率分别为37%、41%；开机3 min后，产品A、B出风温度分别为15、14，制冷速率分别为44%、48%；开机4 min后，产品A、B出风温度分别为14、13，制冷速率分别为48%、52%；开机5 min后，产品A、B出风温度分别为14、13，制冷速率分别为48%、52%。制热7工况时，开机时出风口温度为20，开机1 min后，产品A、B出风温度分别为26、30，制热速率分别为30%、50%；开机2 min后，产品A、B出风温度分别为33、35，制热速率分别为65%、75%；开机3 min后，产品A、B出风温度分别为36、40，制热速率分别为80%、100%；开机4 min后，产品A、B出风温度分别为41、42，制热速率分别为105%、110%；开机5 min后，产品A、B出风温度分别为44、43，制热速率分别为120%、115%。由图1曲线可知，额定制冷工况，遥控开机后的4 min前，产品B出风温度总体上要比产品A低，4 min后出风温度基本稳定，产品B 2792023中国家电科技年会论文集制冷前5 min出风温度降低速度较快；额定制热工况，开机1 min内，产品B温度上升快，防冷风效果较好，体验较优。由图2、图3进一步分析可知，产品B压缩机启动要比产品A快47 s，产品B压缩机启动较快，优先于内风机启动，这样设计的好处是空调开机后先加热或冷却室内换热器，内风机启动后，制冷吹冷风，制热吹热风。但产品B内风机启动速度较慢，尤其是2和-15工况，风机启动时间长达127 s和216 s，所以产品B低温制热前5 min制热速率要比产品A差；产品A内风机开启速度要比产品B快22 s，响应速度快，但出风温度相对较高。总体来说，产品B制冷制热速度快于产品A，制热工况下，防冷风时间较长，防冷风效果优于产品A。产品A制热内风机基本上在60 s左右已开启，按照防冷风转速运行，虽然前1 min出风温度不高，但是1 min后出风温度基本上在32以上。分析可得，产品A可通过优化压缩机启动时间，达到改善制冷制热效果的目的。3 整改措施压缩机在接收到开机信号后，并不是马上就启动工作，而是需要一段时间准备。压缩机内部，润滑油存在于各零部件间隙之中，起到密封和润滑的效果。润滑油对压缩机性能的影响较大，当压缩机的油温低于一定温度时，其中的润滑油被制冷剂稀释，运行过程中没有足够的润滑油进行密封，导致压缩机出现能力衰减的现象4。润滑油温度的变化对其润滑效果也将产生一定的影响，从而对设备的正常运行及使用寿命产生影响。减小压缩机内部磨损的润滑油需要维持在合适的温度范围内5。润滑油温度过低时粘度会增大，增大压缩机运行的阻力，同时大量低温油会滞留在压缩机底部，导致压缩机运转供油不足，磨损加大。在关于润滑油研究的资料中显示，油温过热度（压缩机润滑油温度-吸气饱和温度）应大于等于106。压缩机预热时间短，启动速度快，带来的自然是制冷制热速度的提升。目前市场上的空调压缩机，启动时间一般都在1525 s之间，冬季制热时启动时间更长。制冷剂在系统中循环，到达蒸发器时，由于外风机电机未启动，导致制冷剂蒸发不完全，大部分的制冷剂会直接回到压缩机吸气端，造成压缩机液击。所以先开外风机是为了制冷剂进入蒸发器能够完全蒸发，避免压缩机液击。此时压缩机与外风机之间的启动时间间隔会影响空调器制冷制热的快慢。3.1 方案验证在不增加成本前提下，想要优化产品A的开机出风温度，提升用户体验舒适度，可通过调整压缩机启动时间达到目的。基于此，本次改善通过优化压缩机启动逻辑来实现。在制冷和制热工况下对比整改前和整改后的出风温度和高压压力，验证方案的可行性与可靠性，整改方案如表3所示。图1 额定工况开机5 min制冷、制热速率图2 制冷工况内风机、压缩机启动时间图3 制热工况内风机启动时间、压缩机启动时间表3 压缩机开启时间方案压缩机启动整改前风机得电后20 s压机启动整改后风机得电后10 s压机启动280 2023中国家电科技年会论文集在5 HP焓差实验室对以上方案进行实验验证，实验工况选择制冷工况35/43/48/56，制热工况7/2/-7/-15，在出风口上、中、下位置布置热电偶检测出风温度，在室外机排气管上接压力装置，检测排气压力。待机状态下开机，每个工况做完后不断电，运行一个工况需转送风吹0.5 h以上后再关机，等工况稳定后再继续下一个工况实验，制热测试时不启动电加热，记录实验数据。实验结果如图4、图5所示，前4 min，更改后的出风温度降低12左右，5 min后出风温度差别不大，56工况下，开机4 min5 min时的出风温度改善较明显，温度下降4左右。额定制热工况下，更改后的出风温度提升12左右，但低温制热工况下改善效果不明显，对制热来说，本次调整影响较小。调整前后，压力整体升高，在允许范围之内。图4 制冷工况开机5 min更改前后出风温度、高压图5 制热工况开机5 min更改前后出风温度、高压3.2 可靠性验证前面从逻辑参数上验证了通过调整压缩机启动时序来优化出风温度的可行性，现在需要在不同工况条件启动下验证空调器的启动可靠性，确保其能正常运行且元器件不会达到过高的温度，不会损坏元器件，不会对周围工作环境内的物品造成损坏。验证结果如表4所示。表4 整改后可靠性验证结果工况内管温（）排气温度（）高压（MPa）低温制冷29982.9超高温制冷39843.9低频低负荷制冷22572.0低频高负荷制冷36973.8低频一般负荷制冷28843.0低频低负荷制热46623.0低频高负荷制热57723.6低频制热长期运行49673.3-20制热静置启动22501.6优化后的方案，空调器在不同工况下均能正常启动运行，电机、四通阀、控制和显示能正常工作。整改后的数据如表4所示，从表中可以看出，压力、排气温度均满足压缩机规格书要求（排气温度不应超过115.0，压力不超过4.25 MPa），能够保证产品可靠性。4 结论本文从通过优化开机出风温度改善用户体验满意度的角度出发，在现有配置和功能的基础上进行改善提升，提出了一种措施：优化压缩机启动逻辑，缩短压缩机和风机的启动时间间隔，优化开机出风温度，改善空调制冷制热效果，提升防冷风的舒适性。通过实验得出了以下结论：（1）调整压缩机启动逻辑对提升开机出风温度有改善，压缩机与风机的启动间隔时间缩短50%能够优化开机出风温度12，空调器在不同工况下均能正常启动运行，启动压力整体略有升高，仍在允许范围之内。（2）高温制冷工况优化效果较明显，出风温度可降低4左右；制热工况出风温度提升幅度不大。改善效果的明显程度受空调器、压缩机状态和环境温度影响。（3）优化相关运行逻辑和参数，使空调在相同配置、保证可靠性的情况下，能够达到优化出风温度，提升用户产品使用舒适性的目的。参考文献1 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