1.低温制热强化技术的课题来源
空调在制热模式下，空调外机是蒸发器，内机是冷凝器。对于空调系统，尤其是多联机，制热的时候需要控制好制热电子膨胀阀的开度才能获得针对不同的制热内机能需。为了达到更好的制热效果，即使对于同一台制热内机在相同的室内工况下，当外机温度变化的时候制热电子膨胀阀的开度也需要跟着变化才能获得更好的制热效果。如图1所示，外机高压管的高压气进入制热内机，在制热内机放热后，通过电子膨胀阀膨胀成低压气体回到室外机。这样当电子膨胀阀的开度会影响进入制热内机的制冷剂流量，同时也会调节制热内机的冷凝温度。合适的开度会使室内机的既具有较高的制冷剂流量同时也有较高的冷凝温度，从而输出更高的制热量。室外温度越低，外机的蒸发压力越低，进而会导致制热内机的冷凝压力也降低，从而会降低制热内机的出风温度，需要减小阀的开度，提高高压来提高送风温度。并且室外温度较低的情况下，外机管路系统的散热就会越大，就需要提高外机的排气温度来抵消掉这部分热损失。
图1.空调系统原理图
为了解决空调系统在不同的室外温度下，尤其是室外温度较低，压缩机频率已经达到最大的情况下，如何能达到更好的制热效果的问题。本论文提出低温制热强化技术。
2.低温制热强化技术路线
本论文的低温制热强化技术。如图2所示，具体为当在纯制热模式下，室内机发制热能需，外机的压缩机会根据目标排气压力Pcs或者目标排气饱和压力Tcs对压缩机进行控制，使压缩机按计算出的频率运转。可以得到每一阶段运转稳定时的压缩机排气压力Pc和吸气压力Pe，以及根据排气温度Tp，可以计算得到当前的排气过热度DSH=Tp-Tc。同时外机采集室外温度T4，根据该温度计算出系数A=C*T4+D，其中C和D是根据实验得到的常数。用以上参数可以求出压缩机在该T4工况下制热的目标DSH=A*(Pc-Pe)+B或者目标DSH=A*(Tc-Te)+B，其中B也是通过实验总结的常数。根据当前排气过热度DSH和目标排气DSH的关系进行PI算法调节。若DSH＜目标DSH，则EXV开度会逐渐关小，提高排气温度T7，提高制热能力。若DSH>目标DSH，则EXV开度会逐渐开大，降低排气温度T7，减少制热能力。最终当DSH=目标DSH时，得到最优制热电子膨胀阀开度。
图2 美的低温制热强化技术路线原理图
3.低温制热强化技术论证过程
如图3，以外侧-20℃全开制热为例，原来低温制热下，因为没有低温制热强化技术的应用，EXV2都是全开状态，且SCm2基本没有，进入外机的冷媒过冷度基本上没有，回到外机的都是气体，导致外机的吸热效果就会变差。
图3 外侧-20℃全开制热工况，原有低温制热的系统参数表现
如图4应用了低温制热强化技术之后，EXV2会根据外侧T4修正PI目标值，外侧温度越低EXV2会开的越低，EXV2前的冷媒会被制热内机充分冷凝，变成过冷液体进入EXV2，从而可以更好的在EXV2节流后成为气液两相态回到外机蒸发吸热，制热效果会好很多。
图4 外侧-20℃全开制热工况，应用低温制热强化技术的系统参数表现
4.低温制热强化技术的有益效果
从表1，图5，和图6，可以看出，应用了低温强化制热技术可以获得更好的制热效果，安全的系统状态和更高的能效。美的比三菱的进出风温差大3.9-7.4℃。可以看出和竞品相比，美的的低温制热能力是非常出色的。
表1 美的和三菱8ton 100m长配管在外-20℃制热工况的进出风温差对比
图5 美的和三菱8ton 100m长配管在外52℃制冷工况的全开100%容量制冷出风对比（以140机为例）
图6 美的和三菱8ton 100m长配管在外52℃制冷工况的开25%容量制冷出风对比（以71机为例）
5.结论
本论文提供一种强化空调低温制热效果的阀体控制方法。可以让系统在不同的室外温度下，尤其是室外温度较低，压缩机频率已经达到最大的情况下，通过该方法调节制热电子膨胀阀，从而让系统能达到更好的制热效果，并保持较高的能效。
论文作者:李元阳
论文发表刊物:《科技中国》2016年6期
论文发表时间:2016/10/18
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