台佳

可靠 节能
环保
智能
美学 台佳“3T ”技术理念在产品中的实现
台佳实业研发中心 刘一民
摘 要 介绍了“3T ”技术理念如何在台佳产品中实现，指出“3T ”技术理念在台佳技术活动过程中的
指导作用。

关键词 台佳空调 冷水机组 热泵除霜 满液式冷水机组
Realization of the TECKA “3T ” technical idea on products
By Liu Yimin
Abstract How to realize the TECKA “3T ” technical idea in products manufacturing process is
introduced. Emphasizes the guidance function of the TECKA “3T ” technical idea in products manufacturing process.
Keywords TECKA air-conditioner, chiller, heat pump defrosting, flooded chiller
★ Tecka Industries R&D Center, Shanghai, China
中央空调产品是由多学科综合交叉形成的专业化程度较高的产品，多种基础学科均有不同程度的体现，我们称之为产品的专业技术性（Technology ）；冷（热）源及末端产品如何适应整个空调系统，或者说针对不同的空调大系统冷（热）源及末端产品设备如何发挥其最大功效，我们称之为系统完整性（Total ）；仿真和实验是验证产品设计思路是否合理以及设计参数是否具有科学性的最有效途径，我们把它叫做产品的实验
图1 “3T ”技术理念闭环示意图
验证性(Testing).总结以上三个特点，台佳实业把其归纳为台佳“3T ”技术理念，台佳所有的产品设计及技术活动都是在这个技术理念指
导下完成的，如图1所示，“3T ”技术理念以闭环的形式始终指导我们的产品改进和新产品的研发。

1 专业技术性（Technology ） 空调产品关联到诸多专业技术，多种专 业技术的融汇程度越高越能够提升空调产品的品质，这是我们之所以强调专业技术性的根本原因。

正如图2所示，“可靠、节能、环保、智能、美学”是台佳空调产品的五个基本特点。

工程热力学、传热学、流体力学是空调产品所牵涉
的最基本学科，除此以外，理论力学、材料力学、振动与噪音学、自动控制学、工业设计及美学等学科对一个高品质的空调产品也具有不同程度的影响作用。

结合台佳产品的具体特点对“专业技术性”进行有侧重点的进一步阐述。

图2 台佳产品特点综合图
完整 验证
OGY
冷冻水
冷冻水R22气体
出口R22液体
进口
冷冻水冷冻水
螺杆式冷水机组的节能特点
冷水机组由制冷系统最基本的“四大 件”压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀及辅助元件构成。

EER （或COP ）是反映冷水机组是否节能最直接的指标。

要提高EER 我们除了要选用低耗功高效率的制冷压缩机以外，我们还要在提高换热器换热效率、降低换热温差、减小膨胀阀节流损失等方面做出大量的研究。

当然对于风冷机组的冷凝风机的耗功也非常值得我们关注。

台佳专用的E 2C 型换热管是一种换热效率高、不易结垢并具有自我清洗功能的高效换热管，该换热管正是基于传热学与流体力学这两门学科并结合大量实验验证而研制成功的，当然两相流体力学和CFD （计算流体力学）对于强化肋纹的高度和角度也具有比较重要的作用。

换热管的Re 的调整与流阻及自我清洗参数的确定都是流体力学的最直接贡献。

倒“M ”型翅片换热器是台佳风冷螺杆式冷水热泵机组统一采用的空气侧换热器形式。

该翅片结构具有换热面积大、所占体积小、风速均匀、噪音能量分布均匀、冷凝水易滴落、便于维护保养等特点。

当然这些特点都是基于各翅片的安装夹角与风扇安装角度合理的基础上的，而这些角度的确定也是通过大量的流体力学计算、仿真与实验验证而得出的。

图3和图4分别给出了常规型壳管式蒸发器和改进型壳管式蒸发器的结构示意图。

常规型（目前行业里普遍运用的）壳管式蒸发器存在着液态制冷剂由于自重作用而分配不均的现象，该种分配方式将导致换热器
图3 常规型壳管式蒸发器结构示意图
图4 改进型壳管式蒸发器结构示意图
的部分换热管不能得到充分潜热换热，从而换热效率低下。

而改进型的壳管式蒸发器利用气—液两相流的原理，在液体制冷剂进口处设置扰动型内置分配器以充分雾化液体制冷剂，使得潜热换热得以充分展开，从而提高了整个换热器的换热效率。

风冷冷水机组低噪音特点
由于具有系统相对简单，制热效率高等特点，风冷冷热水（风）机组越来越受到中小型空调场所所青睐。

该类型机组大都安装在楼顶或裙楼平台，对机组的噪音要求就会大大提高。

风冷机组的噪音来源于机组压缩机的运行噪音和轴流风机的运行噪音与振动。

要解决风冷机组的噪音问题必须从压缩机和轴流风机降噪开始入手。

结合振动与噪音学相关理论，对压缩机分别采用减振和降噪方法。

在减振方面，在压缩机与机组其他部件连接处均设置了振动缓冲机构，使压缩机成为一个独立的振动体，一方面不使压缩机振动向周边传递，同时也避免了其它结构件和压缩机产生共振的可能；在降噪方面，根据不同压缩机的不同频谱上的噪声能量分布，采用不同的吸声材料，以达到对噪声“削峰”的作用。

随着CFD （计算流体力学）和CAA （计算气动声学）的发展，对轴流风机噪声的预估有了很大进步，结合实验手段，我们在轴
流风机降噪和减振方面取得了很好的成绩。

悬挂式安装方式可以有效防止风机运行的振动传递，同时也可以防止板金件的共振。

轴流风机含有各种噪声源，相对机械噪声、电磁噪声来说，其气动噪声是最为主要的。

就风冷机组而言，由于空气运动而产生的噪音主要由
以下几个方面构成：空气与翅片的摩擦噪音、空气与轴流风机叶片的摩擦噪音、相邻轴流风机出口处高速气流切向摩擦噪音等。

前两项可以通过增加电机级数、调整叶片转角与半径、调整风机个数等方法实现改善。

通过CFD与CAA 的计算模拟，我们研发出“邻边推进型轴流风机模式”，该模式能够很好地改善相邻风机出风口的切向摩擦现象，同时还可以减小风机的输入功率。

末端设备的低耗材高强度结构特点
随着金属材料价格的飚升，末端设备的结构耗材越来越受到关注。

结构材料的强度、密封性、隔热性及阻燃性是我们选择结构材料必须考虑的因素。

通过材料力学的计算和反复实验论证，我们研发出如图5所示的专利结构件（专利号ZL200320108849.8），该结构具有强度高、密封性能好、防“冷桥”、重量轻等特点，同时安装方便，不需要铆钉或螺栓连接。

图5 台佳专利铝质结构件外型图
美学在台佳产品中的运用
建筑物与整个城市格调的协调，设备与建筑物的相得益彰被越来越多的城市所关注，被越来越多的设计师所重视。

我们在提高产品综合性能的同时，我们始终关注产品结构的科学合理、外型的美观大方，我们运用工业设计理念和美学观点塑造产品，以做到“内强素质、外塑形象”。

比如台佳风冷螺杆式冷水热泵机组总体采用“蓝天白云”格调（清水膜翅片象征蓝天，象牙白板金象征白云），始终给人以清新、高雅的现代感，在与建筑物的外观协调方面具有很强的广泛性。

图6 台佳水冷冷水机组效果图
2系统完整性（Total）
单独设备的完善并不代表整个空调系统
的完美，如何使设备能够很好地与设备所处的大系统相匹配并最大限度地发挥其功效是所有空调研制人员必须关注的。

我们必须根据具体的使用环境和系统个性特点，变静态设计为动态设计，设计出带有个性特点的空调产品。

结合以下几点，略谈台佳“3T”技术理念中的“系统完整性”。

2.1风冷螺杆式冷水热泵机组区域性设计
鉴于不同温度和湿度的大气环境对风冷螺杆式冷水热泵机组影响不同，我们把风冷热泵机组的运行地理环境分为三个区间：低温低湿区；偏低温高湿区；高温区。

针对不同的区域对机组参数做不同的调整。

为了延缓结霜时间，需要对机组的空气侧换热器的换热管排数、翅片片距、制冷剂流程分布等参数进行调整。

同时机组的控制程序相关参数应该具有自适应调整能力，以做到按需除霜、快速除霜。

2.2冷水机组的不同出水温度设计及大温差设计空调用机组作为工艺用的工程实例越来越多。

在作为工艺冷冻（或加热）用时，机组的运行工况和空调工况有较大偏离，我们需要对常规空调产品作出相应的技术更
改。

如太阳能光伏电池生产工艺用水温为
25±1℃，纺织喷淋用空调工艺用水温为12～17℃,制药用工艺冷却水温－２５℃以及小流量大温差冷水机组等，在设计这些机组的时候我们必须要考虑到具体系统的特殊性，如太阳能光伏电池生产工艺用水温为25±1℃，
相应的冷冻机组出水应
为25±1℃，此时机组蒸发温度是否会超出压缩机安全运行范围、机组高压是否会出现保护而停机、机组排温是否会太高、电机是否需要喷液冷却等因素，同时还要考虑到由于环境温度降低（如过度季节），机组的高、低压力差太小，这时如何保证机组安全回油等问题，只有这些因素被充分考虑，机组才能在该环境中稳定、高效地运行。

鉴于不同的系统特点，台佳除了开发了常规空调用冷水机组外，还专门为电力、纺织、制药等行业开发了电力专用冷水机组、纺织专用冷水机组、双工况冷水机组、工艺冷冻用冷水机组以及大温差冷水机组等系列产品。

2.3适用于变流量一次泵水系统的螺杆式冷 水机组设计
自上世纪90年代中后期开始，越来越多的系统设计人员认识到如图7所示的变流量一次
泵系统的节能优点[1]
，同时包括台佳
图7 变流量一次泵系统示意图
在内的诸多厂家也开始对能适应该系统的冷水机组着手研究和开发。

我们认为影响该类型机组安全与稳定的主要因素有几下几点：蒸发器内水流量的变化值及变化率；机组蒸发温度的变化值及变化率；机组控制程序的响应速度等。

其中变化值是影响到机组安全运行的关键因素，变化率是影响机组水温波动程度的关键因素。

根据反复实验，我们研发出了采用PID 调节机组能量输出，机组流量变化率、系统周转时间等参数均能很好地符合变流量一次泵系统的冷水机组。

2.4 大空间低层空调区域射流末端设计
在大空间层高较低的空调区域或原有空调
区间改造的场所，风管的安装位置非常有限。

针对这种空调场所我们研发出无风管的空气处理机组，如图8所示。

该种机组能够实现最大63米的远程均匀送风，送风角度可以调节，可以适应冬天制热和夏天制冷的不同需要。

由于该空气处理机组无须风管，所以大大节省了安装空间并降低了工程施工难度和工作量。

图8 台佳远程射流空气处理机组 2.5不同特点的风机盘管外延性设计
根据不同系统要求，台佳除了具有常规类型风机盘管以外，还研发了大风量高静压风机盘管，
最大风量可达6350m 3
/h,最高静压150pa;冷水大温差量风机盘管，最大冷水温差9℃；纳米TiO 2光触媒风机盘管以及4排管、3+1排风机盘管等类型机组，以适应不同地区不同系统要求。

3 实验验证性（Testing ）
正是由于传热学和流体力学所得出的参 数计算值和实测值具有较大偏差的特点，同时考虑到边界条件的不确定性，我们始终强调实验验证的重要性。

很多计算和假定都必须在实验室得以确定。

台佳公司研发中心拥有主机及末端等六个经国家压缩机监督检验中心认可的测试室。

我们在以下几个方面取得了很好的成绩。

3.1 模糊控制除霜理论的验证
对于风冷热泵机组结霜和除霜的研究很多，采用的手段也不尽相同，各有优缺点。

在多次融霜工况实验工程中，我们模拟了
不同的运行地理环境，采用了不同的控制程序，以调整机组开始除霜信号和除霜结束信号参数。

同时我们更注意到机组在融霜工况下结霜后其蒸发压力（空气侧换热器压力）变化率与结霜程度的关系，所以我们认为并
时间
系统低压来自蒸发器的富油态冷媒
通过大量实验表明把蒸发压力变化率作为检测指标之一，能够很客观地反映机组结霜程度，以便及时有效地进行除霜，同时也避免了无须除霜而除霜的能量损失和水温的波动。

3.2 风冷螺杆式冷水热泵机组诱导式回油验证
冷冻油在螺杆式压缩机中的作用为润滑、密封和提供能量调节动力。

大部分螺杆压缩机的转速较高（一般为2950r/m ），润滑显得尤为重要。

一般来说风冷螺杆式冷水热泵机组均采用换向除霜，机组在制热运行突然改为制冷运行时，机组的高、低压端发生转换，对制冷剂系统和润滑油系统均会造成巨大的冲击。

如图10所示，此时机组低压突然变小并维持一段时间，在此期间机组将会出现缺油现象，这种现象也被称为“奔油
图10 风冷热泵机组除霜开始低压压力变化曲线图
现象”。

长期反复出现这种润滑失效，将会对螺杆压缩机造成一定程度的损坏，严重时甚至会出现“烧机现象”。

产生这种现象的原因是：四通换向阀换向时高低压之间的交换产生巨大的冲击，该冲击将压缩机油槽中油冲入压缩机低
压区和系统管路及换热器中去[2]。

解决这个问题
的关键是如何尽快提升机组的低压值。

经过反复实验，我们通过压力诱导的方式使机组在短时间尽快建立高压，增加膨胀阀前后的流量，从而快速建立机组的低压，加快机组的吸气量和回油量，我们称之为“诱导式回油技术”，该技术的关键点是“诱导”启始点和结束点的确定以及诱导量的确定。

3.3 满液式冷水机组“直接虹吸回油”验证
大部分厂家生产的满液式冷水机组的回油均采用了如图11所示的引射回油方式。

该种回油方式存在着系统复杂、能量损失大、部分负荷或高压较低时回油困难等缺点。

图11 引射回油装置示意图
节流孔板
冷媒液体
冷媒水出冷媒水进
图12 虹吸回油装置示意图
经过多次实验改进，我们采用了如图12所示的“直接虹吸回油”方式，经过特殊设计的满液式蒸发器，借冷媒蒸气的高速流动将少量液态冷媒及冷冻油构成的泡沫带入吸气管。

该回油方式具有系统简单、无引射能量损失等优点，但是同样存在着低负载运转时易导致回油不良，须采用特殊的冷媒流量控制方式，使油泡在低负载时能上升至吸气管。

高温制冷剂（气态）
高温制冷剂（液态）temprature/℃
p r e s s u r e /M p a
3.4 高温出水水源热泵机组的研制与验证
解决水源热泵高温出水问题的关键是解决制冷剂高温时与之相对应的饱和压力不能太高，同时还要解决的是在大压比下压缩机排气温度、油温、电机线圈的温升等问题。

通过与某知名大学合作，我们共同研发了一种非共沸高温制冷剂，该制冷剂具有低饱和压力（如图13所示），能够很好地解决大压比下压缩机排气温度、油温、电机线圈的温升等问题。

图13 R22和高温制冷剂饱和蒸气压线
通过实验对比，对比一般的常温水源热泵R22工况（蒸发温度为10℃，冷凝温度为55℃）和对应的高温水源热泵的工况（蒸发温度为40℃，冷凝温度为85℃）下的各参数，基本相当，从热工参数方面可以实现直接充灌。

目前利用该种制冷剂的高温水源热泵机组最高出水温度可达85℃。

值得一提的是，该种制冷剂与压缩机的匹配工作仍然需要在实验室进行反复实验验证。

4 结语
台佳“3T ”技术理念作为一个系统的闭环体系指导着台佳产品改进、新品研发和工艺完善等一系列技术活动，变单一学科研究为多学科交叉融合，变静态设计为动态设计，从而保证了台佳空调产品“可靠、节能、环保、智能、美学”的特点，而这一特点也正是暖通空调的发
展方向。

参考文献
[1]汪训昌.空调冷水系统的沿革与变流量一次泵水系统
的实践.暖通空调，2006，36（7）：32-40 [2]刘一民.螺杆式风冷冷热水的性能优化. 制冷与空
调，2005，5（5）：。