广东西屋康达空调有限公司
摘要：直接蒸发器分体空调机组在长配管，高落差的情况下，解决因压降引起的制冷/制热量的损失，确保设备可靠性及系统稳定性进行研究及验证。
关键词：长配管、高落差、压降、分体空调机组、管路
1、引言：
对于直接蒸发器分体空调机组，因楼宇结构现在，经常出现室内、外机组水平连管超长；因安装位置不能在同一楼层，产生高落差配管。在制冷设备设计及现场施工过程若不充分考虑长连管、高落差因素引起的配管压降导致制冷设备制冷能力的衰减，回油问题，冷媒量的追加等措施处理，制冷设备系统必然无法稳定，可靠运行。所以，本文综合笔者多年的制冷设备及现场处理经验，深入研究分析直接蒸发器分体空调机组在长配管情况的制冷设备的运行情况，并提出直接蒸发器分体空调机组在长配管情况制冷设备合理配置及现场管路的合理安装。
2、长连管、高落差对制冷系统性能及稳定性影响的理论分析
2.1管路的长度、落差高度对于制冷设备性能的影响：
冷媒在制冷系统中，通过伯努利方程：
Pi+1/2ρvi2=P0+1/2ρv02+ρgh+△P。
式中P为流体中某点的压强，v为流体该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度。
从上述公式可见，在管路截面、材质、布局等人为因素相同的条件下，管路越长，管内的压降越大，系统制冷能力衰减越严重；管路落差越大，系统制冷能力衰减越严重。
2.2一次机组试验 R22冷媒
2.2.1目的：该项目主要为了做好高落差长连管技术积累，以实际数据来支撑理论分析，更好满足客户对直接蒸发器长配管分体空调机组使用要求。
2.2.2实施方案：为节省成本借用库存常规样机整改，安装到现场对不同长连管和高落差进行测试，收集及整理相关数据。
2.2.3测试要求
a、测试不同连管长度/高差下机组性能（测量风量、进出风温度、机组电流）；
b、测试液相水平管及竖直管路（上升/下降）阻力损失（测量管路压力）；
c、测试汽相水平管及竖直管路（上升/下降）阻力损失（测量管路压力）；
d、测试不同高落差长连管过冷度要求（测量压力、回气管路温度）；
e、测试抽空循环（开压缩机控制延时开液路电磁阀）；
f、测试中压开关安装不同位置影响（选择不同位置点的压力控制冷凝风机）；
g、测试机组的稳定性及耐久性（通过长时间运行及回油情况）；
h、标准工况及条件情况下（无长连管及高落差）进检测中心测试机组性能；
2.2.4机组测试试验一：
机组位置说明：压缩机放置室内机，室外机安装在高位，室内机安装在低位。如图1.
配管长度说明：试验1、高低落差约50m，水平长度约20m，单程约70m；
试验2、高低落差约20m，水平长度约20m，单程约40m；
【图1】
2.2.5机组测试试验二：
机组位置说明：压缩机放置室外机，室外机安装在低位，室内机安装在高位。如图2.
配管长度说明：试验1、高低落差约50m，水平长度约20m，单程约70m；
试验2、高低落差约20m，水平长度约20m，单程约40m；
【图2】
2.2.6机组测试试验三：
机组位置说明：压缩机放置室内机，室外机安装在低位，室内机安装在高位。如图3。
配管长度说明：试验1、高低落差约20m，水平长度约20m，单程约40m。
【图3】
2.2.7一次测试结论
结论：压缩机外置：
1）、液管：压降可以忽略不计；
2）、回气管：每米高度差平均压降约0.085bar/m，该项目机组吸气管总压损1.7bar；
3）、饱和温降：0.198bar压降对应 蒸发温度降低1℃，该项目机组蒸发器出口至压缩机吸气口段 蒸发温度降低8.5℃，冷量衰减约25.5%。
结论：压缩机内置：
1）液 管：压降可以忽略不计；
2）回气管：压降可以忽略不计；
3）排气管：该项目机组排气管总压损1.2bar，压缩机功耗约增加5%。
2.3项目跟进R22冷媒
根据上述的测试结果应用于某大学办公楼项目中，该项目单程管路最长40米，高差最大25米。
2.3.1【理论计算表】
2.3.2【实测数据表】
结论修正：R22冷媒系统，压缩机外置：
1）液管：配管高差在5米以内压降可以忽略不计；
2）回气管：每米高度差平均压降约0.085bar/m；
3）压力每损失0.38bar饱和温度下降，过冷度也下降1℃。
4）对于R22冷媒系统，压力每损失1psi，制冷量损失1%；对于R410A冷媒系统，压力每损失1psi，制冷量损失0.85%；
3、长配管下空调设备及工程配管注意要点：
3.1、长配管下空调设备设计要点：
定义：系统单程总管长度L（含垂直高度+水平高度）；系统连管垂直高度部分LV（仅含高差部分的长度）。
3.1.1、室外机在下、室内机在上
长配管大落差压损使压缩机排气压力提高，COP下降。高温制冷条件下可能出现压缩机频繁高压保护停机。
3.1.1.1 当L≦25m且LV≦5m时，仅考虑压降引起的能力衰减，设备按配置气液分离器，其他按常规选型即可。
3.1.1.2 当25＜L≦60m或5≦LV≦10m时，设备需要增加气液分离器、油分离器、储液器。考虑系统衰减，放大制冷量/制热量的理论设计值，根据放大制冷量核算机组出风温度，必要时需要增加热气旁通。需要把排气管径放大一号。系统配管需要根据管长追加冷媒、给压缩机添加冷冻油，每5米配置一个存油弯。
3.1.1.3 当系统因为出风温度过低，需配置热气旁通时，或L﹥60m，或LV﹥15m时，压缩机放置室内机，可以降低制冷能力的衰减。需把室外冷凝器适当放大。统配管需要根据管长追加冷媒、给压缩机添加冷冻油，每5米配置一个存油弯。
3.1.2、室外机在上、室内机在下
室内机向高位的室外机回气，需克服大落差，此时需要考虑系统回油问题。
3.1.2.1 当L≦25m且LV≦15m时，仅考虑压降引起的能力衰减，设备按配置气液分离器，其他按常规选型即可。
3.1.2.2当25＜L≦60m或15≦LV≦25m时，设备需要增加气液分离器、油分离器、储液器。考虑系统衰减，放大制冷量/制热量的理论设计值，根据放大制冷量核算机组出风温度，必要时需要增加热气旁通。需要把回气管径放大一号。系统配管需要根据管长追加冷媒、给压缩机添加冷冻油，每5米配置一个存油弯。
3.1.1.3 当系统因为出风温度过低，需配置热气旁通时，或L﹥60m，或LV﹥15m时，压缩机放置室内机，可以降低制冷能力的衰减。需把室外冷凝器适当放大。统配管需要根据管长追加冷媒、给压缩机添加冷冻油，每5米配置一个存油弯。
3.2系统管路设计
压缩机中冷冻油用于润滑压缩机运动零件。冷媒在制冷系统正常运行的情况下，压缩机冷冻油回在冷媒的流动带动下，把压缩机冷冻油带到其他制冷配件上。所以，在长配管大落差的配管管路上，需要考虑系统回油问题，确保压缩机的正常运行。反之，若系统中的冷冻油量过多，积聚在蒸发器和冷凝器上，会影响蒸发器和冷凝器的换热效率。此时特别需要考虑回气管的尺寸和倾斜角度。
当蒸发器位于压缩机上方，需在蒸发器出口的机吸气管路上增加一个回油弯管，配置气液分离器，防止停机时，冷媒进入压缩机。
当蒸发器在压缩机下发，要在上升管路上配回油弯管，防止液体冷媒回流聚集在感温包文章，影响过热度调节。如图4。
当冷凝器在压缩机上方，在靠近过压缩机的位置配U弯，防止停机后润滑油回流值压缩机排气口。如图5。
【图4】 【图5】
4、总结
A、对于直接蒸发器分体空调存在长配管的情况下，需要考虑不同情况，不同高度、管长下，管路的压降引起的制冷能力的损失。在空调设备选型时，注意需要把制冷量适当放大，以确满足使用环境对温度、湿度的要求。
B、长连管高落差的情况下，空调设备需要根据室内机、室外机的相对位置，相应的增加制冷配件，确保空调机组的正常运行。
C、长连管高落差的情况下，系统管路需要相应的增加存油弯，增加坡度，增加冷媒和压缩机冷冻油。
参考文献
[1]吴业正.制冷原理及设备[M].西安：西安交通大学出版社，1997.
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[3]易佳婷，刘小冲。长配管、高落差空调系统的计算机方针与试验研究[J].西安航空技术高等专科学校学报，2006（1）：43-45。
论文作者:关婉丽
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/11
标签：压缩机论文; 落差论文; 机组论文; 管路论文; 蒸发器论文; 系统论文; 冷媒论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;