空调器凝露问题的研究与分析

空调器凝露问题的研究与分析

张立辉, 崔天伟,陈昭骏, 

珠海格力电器股份有限公司广东珠海519070

摘要:根据对售后投诉问题的分析，空调凝露问题是消费者投诉较多的因由之一。凝露滴水、吹水问题直接影响用户的舒适体验，所以凝露问题对空调产品来说是要重点研究、分析和解决的关键问题。通过对凝露产生的原因进行分析，从系统设计和结构设计两个方面出发，提出了通过提高内机转速和风量、调整分液均匀性、在结构配合处增加挡风筋和止口的设计方案以及在结构低温处增加海绵、泡沫保温等解决方案，并通过实验验证证明了解决方案的有效性。

关键词:凝露；空调器；出风温度；分液；漏风

中图分类号：TM33、TM301.4

Research and Analysis of Air Conditioner Condensation

Zhang Lihui Cui TIanwei Chen Zhaojun

Gree Electric Appliances, Inc. of ZhuhaiGuangdong Zhuhai519070

Abstract:According to the analysis of after -sales complaint issues, the problem of air conditioning gel is one of the reasons for consumer complaints. The problem of gel dripping and blowing water directly affects the comfort of users, so the problem of condensation is a key issue for air -conditioning products to focus on research, analysis and solution. By analyzing the causes of condensation, from the two aspects of system design and structural design, the design of the windshield and stopping port by increasing the speed and air volume of the inner machine, adjusting the uniformity of the liquid at the structure of the structure, and the addition of the liquid, the uniformity of the liquid liquid, and the addition of the structural cooperation at the structure of the structure cooperation The scheme and the increase in sponge, foam insulation and other solutions at low temperatures, and proved the effectiveness of the solution through experiment verification.

Keywords:Gel; air -conditioner; air outlet temperature; pide; leakage

1引言

随着社会的发展，人们对室内空气品质的要求越来越高，对长期处在空调环境中导致的空调病越来越重视。为了加强房间的空气流通，通常采用开窗、开门通风或者采用空调的换新风功能达到通风的目的。这使得南方等高湿度的地区房间内湿度持续较高，空调容易出现凝露问题。而空调凝露导致的滴水、飞水等问题将会对用户造成困扰[1]，影响用户的舒适性体验，所以有必要对此问题进行研究、分析，从根本上寻求解决方案。本文从理论上对产生凝露的根本原因进行分析，从提高风场温度和减少冷热交会两个方面出发，提出了从系统设计和结构设计进行优化的解决方法，并通过实验对比和分析，验证了解决方案的可行性和有效性，为后续的空调设计提供参考。

2.凝露产生的原因

对空调的结构及原理进行分析：空气经过进风格栅进入空调器(如图1所示)，经蒸发器冷却后，从出风口吹出。而空气的成分可以看作是由绝对干空气、水蒸汽、尘埃等三部分组成，对于单位质量的空气在一定压力及温度下所含的水蒸汽质量定义为绝对湿度，在该条件下所含的最大水蒸汽质量定义为饱和湿度，此时的温度定义为此压力下的露点温度。当温度越高时空气中所能包含的水蒸汽越多，饱和湿度越大。如果保持空气中的水蒸汽质量不变而降低空气的温度，当温度低至一定值，水蒸气的分压力达到对应于当时空气温度的饱和压力时，空气中水蒸汽就达到了饱和。如果再一步降温，水蒸汽就会从空气中冷凝出来形成凝露水。

图1 空调器内部结构截面图

根据上述分析，空气经过蒸发器冷却后，空气温度被快速降温，温度下降幅度较大，容易在蒸发器、风叶、底壳风道等冷风经过的区域产生凝露水。根据实际试验的结果进行分析，空调器凝露产生的原因可以分为如下两类：

①风场整体温度低于露点温度导致空调器内部产生凝露。

②风场局部区域温度低于露点温度导致凝露：主要体现在风场中冷空气和热空气出现交汇的地方[2]。

3.从空调系统设计方面对凝露的解决方案进行研究及分析

3.1提高出风温度解决凝露问题

根据国标《房间空气调节器》规定的凝露测试方法：工况为：室内侧：27℃/24℃；室外侧：27℃/24℃，测试时采用最低转速，导风板设置为最小出风角度，扫风叶片设置在最易结露的位置。此时内机风叶转速低，风量小，所以蒸发器的换热较差，蒸发温度较低。加上室内的相对湿度高达78.27%，所以在室内空气经过蒸发器时，蒸发器上结露严重，从蒸发器通过后的空气温降较大，出风温度较低。冷风流经风叶、风道表面产生凝露。

根据制冷量计算公式[3](1)：

          (1)

式中：Φ为风侧制冷量(单位为：W)；c为空气的比热容 (单位为：kJ/kgK)；m为循环风量的质量(单位为：kg)；∆T为进、出风温度差 (单位为：K)；T2为出风温度 (单位为：K)；T1为进风温度 (单位为：K)。

对于相同的室内环境温度，空气的比热容c和进风温度T1为定值。根据式(1)：当蒸发器的制冷量基本相当时，循环风量的质量和∆T成反比例，和T2成正比例。所以要提高出风温度以提高风道内部的整体温度解决凝露问题，可以通过提高内机循环风量[4]来达到目的。

以一款24K分体机为例，在不同内机转速条件下按照国标凝露工况进行对比试验，试验对比结果如表1所示。从试验情况来看，转速由850转提升到900转后，出风温度明显提高，凝露吹水现象得到改善。

表1 改变内机转速前后凝露对比结果

3.2调整分液均匀性解决凝露问题

在蒸发器流路或者分液头结构设计不合理时，蒸发器各支路就会出现分流不均的情况，导致各支路的出口温度出现温差较大的情况，进而导致风场温度不均匀。以一款24K机型为例，在使用不带喷射环的普通分液头之前，对样机进行凝露试验测试，蒸发器各支路及内部温度场分布如图2所示。从图中温度点数据可以看出：由于分液不均，第1路、第2路、第3路过热较大，而在背风侧的第4路和第5路蒸发不完全，各路出口以及进、出口最大温差达到了5℃以上。

图2 分液不均匀蒸发器各支路温度点及内部温度场分布图

根据蒸发器各支路的温度点分布，把风道内部划分为6个区域，在距离蒸发器内表面10mm的地方进行布点测试，各温度场的温度测试结果如表2所示。

表2 不同区域温度及其对应的露点温度

从表2的数据可知，由于蒸发器各支路温度点不均匀，所以室内空气流经蒸发器被冷却后的温度也存在不均匀性，导致风场内区域1、2、3实测温度以及露点温度均高于区域4、5、6。在运转的风叶作用下，区域1、2、3的空气与区域4、5、6的空气在风场内相遇，在交界处出现冷空气和热空气的交汇现象。来至于区域1、2、3的空气快速被降到露点温度以下，在风道内以及风叶上形成冷凝水，被高速旋转的风叶甩出风道，形成空调吹水的现象。所以要改善此种情况的关键在于提高各支路的分液均匀性。

将分流器的内部结构进行更改，增加喷射环，改善前后的分流器剖视图如图3所示。当分流器增加喷射环结构后，可以使气、液两相态的制冷剂在进入喷射环后截面积突然缩小从而升高动能，增大流速。使层流状态的冷媒流经喷射环后在分流器混合腔内充分混合形成雾状流，从而提高分液的均匀性，改善蒸发器各支管的温度均匀性。

图4 普通分液头与带喷射环分液头剖面对比

分流器增加¢4.2mm的喷射环后，对同一套样机仅更换分流器进行凝露对比测试，更改前后各支路温度对比如表2所示。改前的整体流路过热4-5℃左右，测试凝露试验不合格，有凝露水吹出。改后的蒸发器整体温度分布较为均匀，过热不超过3℃，各处温度场差异不大，实验现象为：内机风道干爽，无凝露水吹出。

表2 更改分流器前后各支路温度对比

同时对分流器更改前后进行了性能对比测试(见表3)，在分流更加均匀后，性能也有所提升。所以调整分液均匀性不仅能有效解决凝露问题，还可以提高蒸发器换热效率。

表3 额定制冷量对比数据

4.从空调结构设计方面对凝露的解决方案进行研究及分析

4.1空调器防漏风结构设计解决凝露问题

从图5的空调器内机结构图可以看出：空调器的风道部分由蒸发器、角形架、电机压板等零件组成一个相对封闭的空间，以确保室内进风能够全部经过蒸发器冷却后回到室内。但是，如果各零件之间密封不严存在缝隙，那么当空调器开启时，房间的高温空气就会不经过蒸发器降温，而是从零件与零件之间的窄缝进入空调器内机风道。这部分热空气与经过蒸发器降温的冷空气相遇就会形成冷热交汇，形成凝露水。

角形架

蒸发器                   电机压板

图5 空调内机结构图

为避免了此类凝露问题的发生，减小各零件之间的配合间隙和防漏风结构设计是解决空调器局部漏风的关键。在防漏风结构设计时，由于蒸发器翅片是平板形式，无法与角形架采用互相穿插的配合结构，通常在角形架上增加挡风筋，遮挡配合间隙减少漏风(如图6所示)。在注塑件的配合面上可以采用图6所示的止口的设计方案，在风的流向上采用迷宫式的结构，以增加风阻较少漏风。

挡风筋

图6角形架增加挡风筋及止口设计方案

以一款30K机型为例，采用同一套样机仅替换角形架，对角形架有、无挡风筋两种方式进行凝露对比测试，测试结果详细见图7所示。从测试结果来看，角形架增加挡风筋后凝露效果明显更优。

图7 角形架有挡风筋（左）测试现象、角形架无挡风筋（右）测试现象

4.2对空调器低温部分增加保温结构解决凝露问题

空调器运行时蒸发器及其裸露的铜管会产生大量的冷凝水，冷凝水经过引流后通过内机的水道及接水盘排出室内。而在水道和接水盘中的冷凝水的温度相对环境温度来说较低，所以当环境中的湿空气与水道和接水盘接触后，在壳体外表面容易析出凝露水。为了避免此种表面结露的问题，可以在这些结构件的外表面增加海绵和泡沫进行保温处理[5]。

           海绵

泡沫

图8 水道部分增加海绵、泡沫保温

5 结论

根据对售后投诉问题的分析，空调凝露问题是消费者投诉较多的因由之一。凝露滴水、吹水问题直接影响用户的舒适体验，所以凝露问题对空调产品来说是要重点研究、分析和解决的关键问题。本文从系统设计和结构设计两个方面出发，对解决凝露的措施进行了理论分析和试验验证，得到如下结论：

（1）在空调器中导致凝露问题的原因大体可以分为风场整体温度低于露点温度和局部区域出现冷热交汇导致。

（2）通过提高内机转速和风量来提高出风温度可以解决风场整体温度偏低导致的凝露问题。

（3）调整分液均匀性可以提高蒸发器及风场的温度均匀度，有效解决风场中冷热交汇导致的凝露问题。

（4）减小结构件间配合间隙，在结构配合处增加挡风筋和止口的设计方案，可以有效避免风道系统的漏风，避免冷凝水的产生。

（5）在排水水道部分增加海绵、泡沫保温可以避免注塑件表面的凝水。

参考文献

[1]陈鹏宇.分体式挂壁空调凝露性能分析和优化[J].家电科技，2021(S1)：242-246.

[2]谭成斌.送风量对空调器凝露影响的试验分析[J].家电科技，2014(08)：44-46.

[3]吴业正.制冷原理及设备(第3版)[M].西安：西安交通大学出版社，2010.

[4]康月，王宏超.分体壁挂式空调凝露分析的研究[J].电器，2013(S1)：241-246.

[5]李江云，尹莉，熊硕.定频房间空调器凝露问题的探讨[J].家电科技，2014(01)：75-77.

作者简介：
第一作者：张立辉，本科，研究方向：制冷技术。详细地址：广东省珠海市香洲区格力电器股份有限公司出口技术部 ，联系方式（E-mail）：761779292@qq.com