多联机室外机喷雾散热装置的研究

多联机室外机喷雾散热装置的研究
摘要:喷雾散热装置具备结构简单、改造成本低、自动化控制的特点，使用喷雾散热装置对多联机室外机冷凝器进行辅助散热，能够有效的降低多联机因高温、高压导致的故障停机和提升多联机的制冷效果，降低多联机系统的能耗。

关键词:喷雾降温；多联机；节能；
引言
随着全球气候的逐渐升温和城市热岛效应的加剧，在广州地区夏季常出现39度以上高温天气。

20世纪全球平均地表温度增加0.4-0.8℃，这是近1000年来温度增加最大的一个世纪[1]。

目前建筑内常用的多联机制冷设备室外机通常放置于屋面处，夏季高温季节地表温度超过40度，仅依靠多联机室外机翅片和风扇散热已无法满足机组的正常运行，常出现因压缩机高压而故障停机和因散热不良导致机组的能耗增加。

对多联机室外机的散热和节能的研究已成为诸多单位关注的问题。

1、必要性研究
通过统计可知2020年-2022年三年中广州市到达35℃及以上高温预警天气情况如下图所示：
图 1 2020-2022年高温预警天气趋势图
通过上图可知，2022年广州市高温预警天气有57天，整体呈现高温预警天
气时间长且气温高的特点。

在高温预警天气下，大气温度高于空调负荷干球计算温度时，地面温度更要
远远高于空调负荷干球计算温度，超高温天气多联机空调系统室外机换热产生负
荷增大，换热不充分，从而间接导致室内供冷不足，甚至会出现保护压缩机停机
的现象[2]。

卡诺制冷机的制冷系数为W卡诺=T2/(T1-T2)，T1为室外环境温度，T2为室内温度。

从上述公式可知当室内温度恒定不变时，室外环境温度越高W卡诺越大，
意味将室内温度降至T2时所消耗的功率越多。

室外机进风温度越高，多联机的制冷量越低。

随着室外机进风温度的升高，多联机的制冷量大幅降低，为了在一定
程度上保证室内的空调效果，室外机进风温度不宜超过43℃，此时多联机的制冷
量衰减在10%以内[3]。

广州的高温预警天气将会导致多联机的运行能耗大大增加
和制冷量的降低，导致出现无法满足现场使用需求的情况。

2、喷雾散热装置
2.1工作原理
多联机在制冷工作时，制冷剂在压缩机中被压缩，将原本低温低压的制冷剂
气体压缩成高温高压的过热蒸汽后，高温高压气态的制冷剂从压缩机排气管口排
出后，送入室外机冷凝器中，由轴流风扇对冷凝器进行降温处理，冷凝器管路中
的制冷剂进行降温后送出低温高压液态的制冷剂，再经毛细管进行节流降压，变
为低温低压的制冷剂液体进入室内机的蒸发器管路中，在蒸发器中进行吸热汽化，使得蒸发器外表面及周围的空气被冷却，最后冷量再由室内机的风扇从出风口吹出，如此往复循坏制冷。

喷雾散热装置是通过雾化装置将水雾化后喷出到多联机室外机翅片周围，通
过水雾快速蒸发吸热的特点将多联机室外机冷凝器中制冷剂的热量带走，同时喷
洒在室外机周围的水雾通过蒸发吸热能够有效降低多联机室外机周围的环境温度，
从而降低室外机的进风温度提升外机散热风扇的降温效果，实现提高多联机的制
冷效率的效果。

2.2系统组成
该喷雾散热装置主要由雾化装置、管道、温度传感器、喷头、电磁阀、控制
电路等组成，该装置通过温度传感器对每个室外机组的冷凝器的铜管温度进行采集，当通过温度达到设定值时，控制电路启动雾化装置对水进行加压和开启对应
机组的管路上的电磁阀，加压后的水通过喷头喷出水雾对超温的室外机进行冷却
散热，当室外机温度降低到设定值/设定时间后自动关闭雾化装置和电磁阀，通
过自动控制的电路可最大效率的对室外机进行降温和水资源的节约。

图一、喷雾装置系统图
3、喷雾散热装置优缺点分析
3.1优点
（1）该喷雾散热装置独立于多联机系统，不需要改变多联机室外机的结构、配件等，具备改造的便捷性，可根据现场使用条件进行改造，改造成本低、技术
难度低等优点。

(2) 新增喷雾散热装置后多联机室外机通过风扇风冷和雾化水冷双重降温，
会极大提高室外机的散热效果。

雾化水分的蒸发速度比水滴的蒸发速度快300倍
以上，水从液态到气态的相变吸热为水升高1℃吸收热量的539倍左右，经实测
数据得到冷凝器翅片的表面温度可迅速降低2-5℃，加强了换热能力，提升了制
冷效率，从而达到降温节能的效果[4]。

从而可解决夏季高温天气多联机因室外机
散热不良导致压缩机故障停机的问题。

同时该系统具备自动控制功能，可根据现场实际情况开关喷雾装置，能够有效的减少水资源的浪费。

（3）使用喷雾散热装置后室外机冷凝器翅片的表面温度降低。

根据研究资料表明，室外机的工作温度每降低1℃，单位制冷量功耗减少3%-4%[4]。

以广州某办公建筑为例，该建筑地下一层、地上9层，建筑面积13278平方米，多联机的制冷总量为1316.5KW，COP能效3.5，该建筑的制冷负荷需求为992KW，使用喷雾装置后可使冷凝器翅片的表面温度平均降低3.5℃,可减少制冷量功耗，每天运行17小时，预计每天可节约用电量为,506-645 KW,按照广州市工业用电1.2元/度，每天可节约电费607-809元。

3.2缺点
（1）喷雾装置使用自来水作为水源，运行一段时间后不排除水中的金属离子如钙、镁等生成的水垢会堵塞水管或者着附在翅片表面上，这样就会影响换热效果从而降低制冷效果[5]。

故在运行过程中需要定期对管道、翅片进行清洗，清除管道内、翅片表面的水垢，确保设备的稳定运行。

也可在喷雾装置前端安装水质处理装置，除去水中的金属离子、杂质等，处理后的水质对室外机翅片损伤降低，可提升翅片的使用寿命。

（2）喷雾装置需调节合适的喷雾量，过大的喷雾会在水雾在翅片内积水，导致气流无法从翅片中流通带走热量。

4、结论
（1）在当前全球气温升高和城市热岛效应的条件下，夏季常出现高温预警天气，多联机会因室外机散热不良导致制冷效果降低、压缩机故障等，采用喷雾散热装置是有必要的。

（2）通过研究分析喷雾散热装置可有效降低室外机出风温度，从而提高多联机机组运行的稳定性和降低多联机的运行能耗，该装置具备结构简单、适用性强的特点、改造成本低，在经济效益上具备可行性。

参考文献
[1] 王伟中，王文远.对当前全球气候变化问题的思考[J].中国人口•资源
与环境，2005，15（5）：79–82
[2] 王继前，狄育慧.多联机室外机雾化喷淋降温的必要性与可行性分析[J].减排与低碳生活，2018（3）:73 – 76.
[3] 王作林，邱韦淇.室外机进风温度对多联机性能的影响[J].制冷与空调，2022，12（3）：26–28
[4] 陶启根.喷雾降温技术在楼宇中应用[J].住宅科技，2013（3）：19–21
[5] 刘静，卢振，罗春燕.多联机室外机雾化喷淋技术节能实测研究[J].建
筑节能，2015（12）：87–90.。