陈雨嫣，谭华倩，崔颖文，梁佩钰，赖学江

(广东海洋大学 机械与动力工程学院，广东 湛江 524088)

1 引言

随着城镇化的加速推进，城镇人口日益增长，人们对住宅建筑面积的需求也越来越大。据相关统计分析和研究表明，2016年我国全社会房屋竣工住宅面积达179737.8万平方米[1]，如今隐蔽式室外机安置方式使用在商品房上的应用十分广泛，如果室外机安装在凹槽中，而且凹槽较窄，进风量小，加上百叶、格栅等遮挡，就会一定程度上影响室外机的散热和能效比，甚至出现热短路现象[4]。

单磊等人对室外机遮挡物对分体式空调器性能影响进行了试验研究，通过调整周围遮挡物与室外机的间距，测量室内机制冷量，并记录消耗功率，计算机组能效比，分析主要影响因素[3]。

姜晓东等人运用CFD模拟的方法对空调室外机周围的温度场和速度场进行计算，研究格栅孔隙率对室外机性能的影响。结果表明，增大孔隙率将增强室外机的散热能力，孔隙率>0.6时冷凝器的进风温度将大大降低[4]。近几年来，越来越多的室外机安装采用凹槽式室外机位，并使用百叶窗、格栅遮挡，来保证建筑物外立面的美观和整洁，也减少了人们在视觉上对空调室外机的关注。

2 实验方案设计

2.1 实验器材及设备

本实验选用志高风机盘管1台，格力1匹室外机1台，液晶显示多路无纸记录仪1台，热电阻探头若干，单相电能表1个，电流变送器1个、电压变送器1个。采用酚醛铝箔复合板模拟商品房预留室外机安装位置。模拟隐蔽式安置方法的装置如图3所示。本项目所选用的实验空调机组最低可设定温度为18℃。室外机参数如表1。

图2 隐蔽式安装装置

表1 室外机参数

室外机尺寸L×W×H (cm)名义制冷量(W)额定输入功率(W)循环风量(m3/h)额定电流(A)70×22×482500930W3904.4

2.2 实验方案

本实验将设置两种不同的工况，记录实验数据。

设定相同温度，运行相同时间，不同工作状况，不放入隐蔽式凹槽，其他条件保持一致(以下简称为A工况)。

设定固定温度，运行相同时间，额定运转(即在与空调匹数相匹配面积的环境下)，不放入模拟隐蔽式凹槽(以下简称为A1工况)。

设定在最低温度，运行相同时间，满负荷运转(即在比额定运转面积大得多的环境下)，不放入模拟隐蔽式凹槽(以下简称为A2工况)。

设定在最低温度，运行相同时间，不同工作状况，放入隐蔽式凹槽，其他条件保持一致(以下简称为B工况)。

图3 A方案装置示意图

设定固定温度，运行相同时间，额定运转(即在与空调匹数相匹配面积的环境下)，放入模拟隐蔽式凹槽(以下简称为B1工况)。

设定在最低温度，运行相同时间，满负荷运转(即在比额定运转面积大得多的环境下)，放入模拟隐蔽式凹槽(以下简称为B2工况)。

本实验将测量整机电压、整机电流、整机单位时间消耗电能以及在不同位置放置热电阻探头，测量室内环境温度、室内机入风温度、室内机出风温度、室外环境温度、室外机入风温度、室外机出风温度。

A方案装置示意图如图3所示，B方案装置示意图如图4所示。

本实验的技术关键问题在于如何控制实验环境、条件的一致性以及模拟隐蔽式安置方法的环境。为减少太阳直射对实验结果造成的影响，故选择风速较小，单位时间温差不大的夜晚进行实验。

3 实验结果与数据分析

本实验选取无风的夜晚晚上19:35-22:15时间段作为试验时间段，设定温度为18℃。如实验时间内室外温度折线图(见图5)所示，进行A1，A2，B1，B2工况测定时室外环境条件无非常大的变动，波动范围在0.5～1℃。由于设定温度相较于室外温度低得多，所以我们可认为室外温度变化对实验的影响在可接受范围之内。

3.1 室外机出风、入风温度比较

通过对比实验，得到图6、图7室外机的出风、入风温度，无论是额定还是满负荷运转的工作状况，有凹槽的情况下室外机的出风温度、入风温度整体比无凹槽的情况要高。这就说明，室外机入风在凹槽的影响下，温度上升，不利于机组与室外环境换热，换热效率不如无凹槽的高。室外机出风在凹槽的影响下温度升高，出风温度太高也会影响机组的整体使用寿命。

图4 B方案装置示意图

图5 室外环境温度

图6 室外机的出风温度

图7 室外机的入风温度

3.2 制冷效果比较

实验时我们将额定工作状态室内环境控制在室温24.7℃左右，湿度控制在60%。将满负荷工作状态的室内环境控制在室温27.4℃左右，湿度控制在72%。对比室内机出风温度我们可知，在额定工作状态下，无凹槽的室内机出风温度要比有凹槽的室内机出风温度低；在满负荷运转状态下，无凹槽的室内机出风温度也是要比有凹槽的室内机出风温度低。通过对室内环境始末温度(表2)的比较可知，额定工作状态下，不放入隐蔽式凹槽的机组制冷效果明显要比放入凹槽的机组好得多，满负荷运转状态下，虽不及额定工作状态差距明显，但A工况的制冷效果整体要比B工况的好。室内机出风温度折线图如图8所示。

表2 室内环境始末温度比较

实验工况实验起始温度,湿度实验终了温度,湿度始末温差1、额定工作状态A124.7℃,60%20.9℃,49%3.8℃B124.6℃,62%24.3℃,59%0.3℃2、满负荷运转A227.4℃,72%26.9℃,69%0.5℃B227.4℃,72%27.2℃,70%0.2℃

图8 室内机出风温度

3.3 能耗比较

从电流方面分析，在实验的A、B两种工况下，无论是峰值还是平均值，放入隐蔽式凹槽的机组通过电流的都要比不放入凹槽的机组要大。各个工况能耗见表3。

表3 各个工况下能耗比较

实验工况试验时间内消耗电能(kWh)放入凹槽与不放入凹槽电能差(kWh)相对电能差额定工作状态A12.44B12.750.3112.70%满负荷运转A22.72B23.420.7025.73%

整机在试验时间内运转所消耗的电能如表3，两种工作状态下，放入凹槽的机组消耗的电能都要比不放入凹槽的机组多，满负荷运转的时候对比更加明显，效率差达到了25.73%。

拿A1、B1这两天作比较，A1工况实验时间段的室外环境平均温度为25.8℃，B1工况实验时间段室外环境平均温度为24.5℃。理论上来说，B1的工作环境较A1来说更有利于室外机换热，但是就实际耗能来说，B1工况下机组比A1工况下耗能要多12.70%。可以推断，若两工况在同一环境温度下工作，B1工况的耗能必定会比A1高。

由此可见，将室外机放入凹槽将影响机组的制冷效果与耗能。

4 结论与建议

若采用凹槽式安置方法，可以将凹槽的前、左、右侧的围护结构设计成百叶、镂空栏杆等装饰性构件，在不影响房屋外观的前提下提高凹槽的散热效果。若不采用将室外机放入凹槽这样的方法，可以选用水冷式家用中央空调。写字楼可采用分户计费的方式使用。

配备的大型中央空调，这样的分户计费能够有效地减少用户要承担的费用，能够将资源用在合理的位置。