變頻空調(diào)器電控箱散熱的實(shí)驗(yàn)研究

摘 要：本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究對(duì)影響變頻空調(diào)器散熱的主要因素進(jìn)行了分析，從而達(dá)到優(yōu)化電控箱散熱保證空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

關(guān)鍵詞：變頻空調(diào)器；電控箱；散熱

引言：直流變頻空調(diào)器的電控箱較普通空調(diào)器增加了變頻模塊以及更多的電子元件，從而其散熱條件更加苛刻。不良的電控箱散熱將直接導(dǎo)致電子元件的壽命縮短以及空調(diào)系統(tǒng)的不穩(wěn)定，其中壓縮機(jī)模塊溫度是衡量電控箱散熱情況的主要指標(biāo)之一。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)影響電控箱散熱的主要因素電控箱結(jié)構(gòu)以及風(fēng)擋控制進(jìn)行了分析，從而優(yōu)化散熱情況，為實(shí)際設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)意義。

一、空調(diào)測(cè)試樣機(jī)及其電控箱介紹

本文選用一款額定制冷量20HP的多聯(lián)機(jī)作為樣機(jī)，測(cè)試不同實(shí)驗(yàn)條件下電控盒的散熱情況。該樣機(jī)由兩臺(tái)直流變頻渦旋壓縮機(jī)并聯(lián)，分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)電控盒，一主一副。圖1給出了電控盒及內(nèi)部壓縮機(jī)模塊的示意圖。

圖1 電控盒示意圖

二、不同電控箱結(jié)構(gòu)對(duì)模塊溫度的影響

由于副電控箱位于壓縮機(jī)上方，散熱條件更加惡劣，我們主要針對(duì)副電控箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)在副電控箱體的左右側(cè)鈑金上下各開(kāi)一進(jìn)出風(fēng)洞口，然后關(guān)閉不同的洞口，對(duì)比分析模塊溫度的高低來(lái)選取較優(yōu)的設(shè)計(jì)。主要采用了如下所示四種方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，方案Pro1： 左、右洞全關(guān)；方案Pro2：右洞全開(kāi)左洞關(guān)；方案Pro3：左、右洞全開(kāi)；方案Pro4：左下洞和右上洞開(kāi)。

圖2.A給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，開(kāi)閉不同方位的洞口可以顯著影響變頻模塊的溫度，其中方案Pro4的模塊溫度最低，可見(jiàn)此方案下的氣流走向是較為合理的，能夠較大程度的帶走模塊所散發(fā)的熱量，保證其可靠性。從該實(shí)驗(yàn)結(jié)果還可以看出并非將洞口全開(kāi)引進(jìn)更多的風(fēng)量就能得到最低的模塊溫度，需要根據(jù)風(fēng)場(chǎng)以變頻模塊的位置進(jìn)行不同方位洞口的搭配，引導(dǎo)電控箱體內(nèi)的氣流走向，使得氣流能夠更大面積的接觸變頻模塊，從而起到更好的散熱效果。

三、風(fēng)檔控制對(duì)模塊溫度的影響

通常情況下，空調(diào)器電控箱內(nèi)不配備專(zhuān)門(mén)的散熱風(fēng)扇助其散熱，而主要依靠空調(diào)器室外機(jī)風(fēng)機(jī)。變頻模塊四周的螺釘可以反應(yīng)出整個(gè)模塊的溫度情況，因此我們對(duì)模塊四周的螺釘進(jìn)行了溫度監(jiān)控。

如圖2.B所示，隨著室外機(jī)風(fēng)檔的升高，各模塊螺釘溫度均有明顯的下降，在第風(fēng)擋情況下，螺釘溫度接近變頻模塊硬件損壞的極限溫度80℃。因此空調(diào)器的風(fēng)擋控制邏輯設(shè)計(jì)中，不僅要考慮室外機(jī)換熱器的換熱量，還應(yīng)保證電控箱內(nèi)變頻模塊的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，保證其溫度不超過(guò)硬件損壞的極限溫度。尤其是熱回收機(jī)多聯(lián)機(jī)組，在室外工況較低的情況下，若室外機(jī)組運(yùn)行在主制冷模式時(shí)，為了保證高低壓差，一般室外機(jī)風(fēng)擋會(huì)以低速運(yùn)行。當(dāng)室內(nèi)機(jī)組的制熱需求逐步增加時(shí)，壓縮機(jī)逐步升頻，此時(shí)低速運(yùn)行的外風(fēng)機(jī)使得進(jìn)入電控箱內(nèi)的風(fēng)量較小，況且排除一些進(jìn)風(fēng)洞口，電控箱的防水要求使其設(shè)計(jì)的較為密閉，高頻下變頻模塊的熱量難以同氣流進(jìn)行對(duì)流換熱，只能依靠熱傳導(dǎo)來(lái)散熱，這種情況下很容易導(dǎo)致變頻模塊的散熱不良，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

結(jié)論：本文通過(guò)對(duì)空調(diào)器電控盒散熱情況的主要影響因素進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比分析，得到以下主要結(jié)論： 電控箱體不同方位洞口的設(shè)計(jì)，對(duì)模塊溫度具有較大的影響。同時(shí)，電控箱內(nèi)并非開(kāi)洞越多效果越好，而是需要根據(jù)變頻模塊的位置以及風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行不同方位洞口的搭配，引導(dǎo)氣流組織更多的接觸變頻模塊，才能起到更好的散熱效果； 室外機(jī)風(fēng)量越高，模塊溫度顯著下降，且氣流組織對(duì)模塊不同部分的溫度影響是均勻一致的。室外機(jī)風(fēng)擋的控制邏輯需要綜合考慮外機(jī)換熱器換熱量與模塊溫度的影響，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

影響電控盒散熱的因素很多，且這些因素在實(shí)際運(yùn)行情況下，多數(shù)是相互影響的，因此對(duì)電控箱散熱情況的影響也是錯(cuò)綜復(fù)雜的，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和調(diào)試的階段，應(yīng)考慮各種不利和極端情況，分析電控盒內(nèi)的電子元件是否在安全的運(yùn)行溫度范圍內(nèi)，從而確定結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)控制邏輯。