隨著空調市場的持續發展,冷凝器作為空調系統中的關鍵部件,其性能和應用方式對空調的整體能效有著重要影響。近年來,隨著節能減排理念的深入人心,如何更高效地利用冷凝水以提升冷凝器性能,成為行業研究的熱點。本文通過對窗式空調冷凝水利用方式及其對冷凝器性能影響的分析,探討了冷凝水回收利用在提升冷凝器效率方面的潛力。
《2025-2030年中國冷凝器行業發展趨勢及競爭策略研究報告》窗式空調因其結構緊湊、安裝方便等特點,在全球範圍內仍占據一定的市場份額。據統計,全球窗式空調年需求量約為950萬台。冷凝水是窗式空調製冷過程中產生的副產品,具有一定的能量回收價值。研究表明,每1kW空調冷負荷約產生0.4kg/h的冷凝水,其溫度大約為10°C,當與冷凝器接觸時可被加熱到約40°C。若將冷凝水用於輔助冷凝器散熱,可顯著提升窗式空調的能效。
(一)冷凝水利用目的與原理
冷凝器市場分析提到窗式空調製冷時產生的冷凝水,若能合理利用,可避免排水帶來的不便,同時發揮其潛在能量價值。冷凝水的回收利用不僅能減少水資源浪費,還能降低冷凝器的散熱負擔,從而提升空調的整體能效。
(二)冷凝水利用方法
目前,窗式空調主要採用兩種方法利用冷凝水輔助冷凝器散熱:一是通過單獨設置的打水輪實現冷凝水利用;二是通過附加於冷凝器風扇扇葉的打水結構實現冷凝水利用。研究表明,利用冷凝水輔助冷凝器散熱時,冷凝器被冷凝水打濕後,製冷劑與空氣之間的散熱會增加一層水膜導熱熱阻,但採用逆流流程的冷凝器能夠增強空氣對流換熱效果,提升冷凝水蒸發能力。
(一)冷凝器壓降模型
為研究窗式空調採用扇葉附加打水結構後空氣流場變化,採用製冷送風、冷凝器排風系統共用電機的單冷型窗式空調進行計算。設計了凸台形、波浪形、齒形、勺形和楔形5類附加於冷凝器風扇扇葉的打水結構,通過仿真計算分析窗式空調使用打水環後冷凝器空氣流場及風量的變化。
(二)冷凝器空氣流場變化
研究發現,有打水環的打水結構相比無打水環的打水結構,冷凝器風量下降更大。具體而言,有打水環的打水結構風量下降47~62m·h⁻¹,無打水環的打水結構風量下降10~36m·h⁻¹。其中,有打水環連續波浪形的打水結構風量下降最大,相比不加打水結構的冷凝器,風量下降了約3.5%。對比有打水環連續波浪形打水結構的窗式空調冷凝器與不加打水結構的窗式空調冷凝器出風口速度分布,發現加入打水結構後對冷凝器速度分布基本沒有影響,較大風速出現位置總體上依然是圍繞葉輪轉軸呈現為菱形狀。
四、結論
窗式空調製冷時產生的冷凝水具有較大的冷量潛能,占冷凝器換熱量約21.08%。利用扇葉附加打水結構回收冷凝水輔助冷凝器散熱,不僅能保留窗式空調結構簡單的特點,還能提高其製冷能效。從計算結果來看,窗式空調冷凝器風量最大下降3.5%,冷凝器出口速度分布基本不變。這表明在不影響冷凝器整體性能的前提下,通過合理設計打水結構,可以有效利用冷凝水提升冷凝器的散熱效率,為窗式空調的能效提升提供了新的思路和方法。
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