对空调换热器清洗和设计的要点探讨

摘要：近年来，空调技术在建筑中得到了广泛的应用。本文针对空调换热器进行探讨，分别介绍了空调换热器的清洗与设计，提供参考。

关键词：空调；换热器；清洗；设计

一、空调换热器的清洗

1、换热器清洗的重要性

建筑物的空调热、冷负荷是通过空调系统的送风来承担的，换热器在空调系统中起着加热和冷却送风的重要作用。换热器换热效率的高低直接影响建筑室内温度。初装和刚经过清洗的空气过滤器对空气流动的阻力小，过滤器对尘粒的过滤效率低，此时，大量细小尘粒会穿过过滤器而到达换热器表面，进而聚集在换热器表面，形成污垢。由于污垢的热阻远大于换热器壁面的热阻，因而降低了换热器的换热能力，使室内得不到需要的热、冷量，室内设计温度将发生偏移，影响空调效果，形成热、冷量损失，增加了空调系统的运行费用。另一方面，灰尘在换热器表面的聚集会滋生、繁衍细菌，污染送风。在经过“非典”和“禽流感”之后，人们对送风的污染问题十分重视。因此，换热器在运行一定时间后应进行清洗。换热器内侧是空调水，外侧是需要进行加热或冷却处理的空气。换热器与空调水系统严密连接在一起，以防止加热或冷却介质的外漏，很难将换热器拆下来进行清洗，只能进行现场清洗，即换热器清洗时，空调系统必须停车，影响商业建筑的正常营业。因此，换热器不能经常清洗。

2、如何清洗换热器

流经换热器的空调水一般为经阳离子交换器处理过的软化水，运行温度≤60℃，换热器水侧结垢倾向不明显，可与冷水机组同时清洗。换热器的风侧长期受送风的冲刷，会产生尘垢。当送风温度增加3℃时，应该进行清洗。组合式空气处理器、新风机组及风机盘管换热器上的肋片通常是铝制的，胀接在紫铜管上，清洗时应防止铝、铜材料的腐蚀。

（1）清洗的药液。配置洗液：水玻璃1%～2%，三聚磷酸钠1%～2%，碳酸钠2%。市售洗液：涤尘，按洗液说明配置。

（2）清洗的方法。将配置好的洗液用喷雾器均匀喷入换热器的肋片和铜管，停留10分钟左右，用清水冲洗干净即可，若一次清洗不到位，可进行第二次冲洗，直至清洗干净。

（3）清洗时应注意的问题。清洗新风机组和组合式空气处理器时，为了防止凝结水系统的堵塞，应先用200mg/L的新洁尔灭洗液清洗并冲洗凝结水管道；喷向换热器的洗液和冲洗的水不可过猛，防止将肋片冲倒而影响换热器的换热效果；清洗风机盘管时应拆掉电机和风机，防止洗液或水造成电路系统故障。

二、空调换热器设计

1、蒸发器的设计

对于空调器的开发，只有少数新产品是需要重新开发新模具，设计新的外形结构，而大多数产品开发只是在原有外形尺寸下进行换热器重新设计，这样我们在设计时换热器的结构尺寸基本上没有调节的可能了，当然，如果在给定的结构尺寸下，我们所选定的蒸器不能满足规格的要求，最常用的方法在原有的基础上增加小块翅片，以增加换热面积，若仍不能满足规格要求，我们只有尝试使用具有较大换热面积的室内机。

下面谈谈对于蒸发器几何尺寸一定情况下回路设计的方法。首先我们要确定蒸发器的流路数，然后再依据流路数来考虑每个流路制冷剂的流向。

（1）流路数确定。制冷剂在蒸发器的变化是从饱和的液体（实际上也含有少量节流后闪发的气体）开始吸热后一部分液体气化后变成气体，随着制冷剂的流动，铜管内气体量不断增多，制冷剂的流速随着体积的增大而增大，此时的流动阻力也增大，当所有制冷剂全部变成气体后，若仍继续换热，制冷剂的所进行的就是显热交热，其换热系数很低，因此为了保证蒸发器的利用率较高，我们在系统调试时应尽量使制冷剂在蒸发器内刚刚完全蒸发，当然这个问题与流路数的确定并不相关，在这里就不再讨论。根据传热学的基本知识，我们知道较高的制冷剂流速可以获得换热系数，从而提高制冷系统的制冷量，但由流体力学的知识我们可以知道，制冷剂的流动阻力随着其流速增大而增加，因此会导致蒸发器内制冷剂的压降增加，从而降低了压缩机的吸入压力，而压缩机的吸气压力对于压缩机的出力有着很明显的影响，因此我们在确定流路数时应折衷考虑这两个方面的影响，从而使得蒸发器的利用率最大。根据一般的经验，蒸发器内气体流速在6～8m/s比较合适，这样我们根据制冷剂气态和液态时比容的比值推算出液体流速。

（2）流路设计。当我们根据制冷量定下来流路数后，我们就得考虑如何分配这些铜管，以保证最充分的换热效果，在进行流路设计之前，我们要先确定一个大的方向，即蒸发器是采用顺流还是逆流设计，通常情况下，采用逆流会有利于提高传热温差，达到提高换热量的目的，但如果是热泵型空调，若蒸发器采用逆流设计时在制热时就变成顺流换热形式了，这样会导致制冷剂在后面的换热温差极少，严重影响换热器的利用率，综合考虑，对于热泵型空调我们在蒸发器中通常采用顺流设计。另一个注意点就是在换热器流路设计时尽量保证液体在下，气体在上。在确定了制冷剂的走向后，我们接下来就是要考虑如何分配每个流路的管程数了，管程的分配一个主要的原则就是换热好的部分分配少一点的管，换热差的多分配一些铜管。对于家用空调机来说，因为受结构的限制，但为了追求较高的能效比或达到较高的能力，我们对于换热器经常会采取多折叠的设计方式，但是通常我们换热器的弯曲形状却并不能很好的迎合风机流场的分布，也就是说在换热器的每个折叠块所经过的空气流速会相差较多，因此我们在一些风速较低的地方在铜管分配时就可以适当多分配一些，尽量保证每个流路的制冷剂都能够完全蒸发，当然我们还可能通过调节分配器上分液管的长度来调节每个流路制冷剂的流量，从而使得每路的制冷剂能够完全蒸发，但在流路设计时我们应尽量在假设每路流量是一样的情况下进行，这样当实际上每个流路出现一定程度的不平衡时我们才可能通过调节分液毛细管长度来解决，如果我们在设计流路未考虑蒸发器各个部分的差异，当实测时各流路平衡差别太大时，通过调节分液毛细管长度可能不能解决这个问题。还有一个问题在回路设计时也应注意，就是我们尽量不要将制冷剂的出口集中在一起，这样会导致经过蒸发器各个部分处理后的空气温差相差较大，这样在风道里混合后就会产生凝结水，严重时出风口会有吹水的现象，这样的问题通常在凝露试验会产生。

2、冷凝器的设计

冷凝器的设计在与蒸发器有着相同的注意点，特别是对于热泵型的空调，冷凝器既要考虑制冷时的换热效果，也要兼顾制热运行时的能力，这方面基本与蒸发器的设计相同，对于室外换热器作为冷凝器来说，换热器内大多数为液态制冷剂，而且在高压状态制冷剂气液两相的比容相差不像低压时那么大，所以制冷剂在冷凝器的液态流速可以比蒸发器高，一般设计时取0.4～0.5m/s，当然冷凝器作为室外工作的换热器，它与蒸发器的设计上还是存在一些不同点的。

（1）在制冷系统中，若换热器作为蒸发器工作，其内制冷剂的温度变化不大，因此采用顺流或是逆流对于换热的影响并不是很大，但对于冷凝器来说，其内制冷剂的温度变化很大，若采用顺流设计时制冷剂在换热器未端时传热温差很小，影响换热器换热效量，更不利于形成较大的过冷度，因此冷凝器应采用逆流设计。其实对于蒸发器来说，当制热时它的工作状态也应是逆流，因此对于热泵机型换热器的设计，不管是蒸发器或是冷凝器我们都应使它在作为冷凝器工作时为逆流。

（2）翅片间距的选择。冷凝器在室外工作，考虑到空气质量以及化霜时凝结水的排除，翅片间距不应选得太小，以免脏堵或化霜排水不畅。对于开窗翅片，若冷凝器选用单排时间距不应小于1.2mm，两排时不应小于1.6mm，三排是不小于1.8mm。

（3）针对除霜时的特殊回路设计。考虑到除霜时盘管最底下受到盘管上面化霜时流下的水的影响，这部分的霜会较难融化，因此我们在进行回路设计时应考虑让温度最高的制冷剂流过这部分铜管，以确保除霜效果，这样我们在进行回路设计时应确保一路的进口在盘管的最下面。

（4）对于仅为单冷机型的冷凝器设计因不用考虑制热方面的因素，可以适当减少流路数以增加制冷剂流速，提高换热效果，因为对于冷凝器来说适当的压力损失对于压缩机能力的影响并不是很大，而且冷凝器内的压力降相对于排气压力所占的比例很少，对系统能力影响不如蒸发器压降明显，当然，过大的冷凝压降会额外增加压缩机的功耗，影响能效比。