冷媒电加热器设计及在空调上的应用探讨
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摘要：近年来，我国经济快速发展，人们生活水平得到大幅度提升，因此对生活质量有严格的要求。热物性数据和制冷被广泛应用在空调行业中，是计算热力和流体动力中不可替代的主要数据。现阶段，制冷种类较多，并且计算过程相对复杂，仅仅通过手工方法计算制冷热物性相关数据是不科学的。本文首先分析冷媒电加热关键器件，然后阐述冷媒电加热器实用新型内容，最后分析冷媒电加热设计在空调中的应用，研究的主要目的是优化制冷工具，为人们生活质量提供保障。
关键词：冷媒电加热器；空调；制冷设备；自动化控制
当前，我国空调质量不断提升，其中应用的器件逐渐得到优化。在空调系统中应用冷媒电加热器达到了缩短化霜时间和提高低温控热的目的，最大程度的满足人们对空调舒适性的需求。当空调制冷处在低温状态时，制冷系统没有具备良好的蒸发换热功能，冷媒得不到完全释放，同时不能吸收热量，从而导致空调实际制冷效果较差，甚至出现蒸发换热器冻结的现象。为了确保空调制冷效果达到预期目标，本文对冷媒电加热器设计及在空调上的应用进行探讨，为空调领域的从业者提供参考依据。
一、冷媒电加热器关键器件探究
（一）电加热器功率
当冷媒电加热器的实际功率越高，除霜的速度相对较快，但是实际功率越高，会直接导致加热管的外部温度升高，从而对压缩油机造成一定程度的影响。除此之外，当冷媒电加热器处在高电压或者漏氟情况下，会导致加热器运行功率升高，加热管外部的温度也快速升高。电加热的功率为400W时，正常工作温度不可以超过130℃，异常情况下温度不可以超过180℃，并且时间必须维持在30min之内。根据这种情况，在选择加热器功率时应该综合考虑，谨慎选择。
（二）点热合金丝
在选择点热合金丝时，为了确保设计具有一定安全可靠性，从优点和缺点两个方面进行分析，可以采用“金属镍铬丝合金”作为“发热电阻丝”，选择的牌号可以是Cr20Ni80，实际电阻功率为（1.09～1.1）Ω·mm2/m。根据参考《冷媒电加热器设计及在空调上的应用》得知，当选择的Cr≤20%时，加热丝具有良好的稳定性，并且加热丝的材质密度较高、有较好的热冲击和旋绕性。当加热丝的延伸率达到25%时，安全性能较高、使用年限长。
二、冷媒电加热器实用新型内容
实用新型主要指的是装置的空调和冷媒加热装置，目的是有效解决原有技术当中加工工艺复杂和加热器安全可靠性能较差的问题。为了达到预期目标，根据实用新型内容，提供了冷媒加热装置，其中“冷媒加热管段”配置在冷媒配管当中；“冷媒流入端”和“冷媒流出端”是冷媒加热管段中两个主要装置。冷媒加热管材料主要是磁性自动发热材料、此外冷媒加热管外部装置了电磁感应线，电源装置和电磁感应线圈相衔接。此外冷媒加热管外部的发热材料是钢丝或者铁丝，保护管在冷媒加热管中占据重要地位。在冷媒加热管外部设置保护管，在保护管的外部加入电磁感应圈。不仅保护钢管、铁管，还保护管铜管。冷媒电加热器中的电源装置是“高频电源装置”，并且在冷媒端口设置了温度传感器，实现了与电源装置的有效连接。冷媒加热装置和空调借助在加热管上的缠绕和与电源装置中的电磁感应线相结合，达到了对冷媒加热的预期效果。利用电磁感应线圈加热，不仅可以使加工工艺简单化，还可以将冷媒和电有效的隔离，从而避免出现线路击穿和过热干烧的情况发生，为电气的可靠性与安全性提供保障。
三、冷媒电加热器设计及在空调上的应用探讨
（一）不同功率下除霜应用
当室内温度为20℃，室外温度为0℃时，可以将电加热器的功率始终保持在400W和500W、600W，进行除霜效果检验，整理数据结果。
在除霜速度实验中，在相同环境下，600W电热器除霜速度比400W加热管速度慢，虽然两者会产生较小的误差，但是可以准确推断出两者之间的差别不大，电加热器没有发挥出真正的价值，造成这种情况的主要原因是“两相流冷媒”是电加热电气中接触最广的设备。当加热管功率为400W时，除霜速度比500W和600W最快，只需要467s就可以完成化霜工作，并且效果良好。当加热管功率为600W时，管道表面的温度是180℃，高于预先设定的130℃。当采用的加热器功率为400W时，管道表面的温度是103.5℃，距离预先设定的目标值有17.48℃，可以满足设计需求。
（二）加热化霜舒适性
当室外温度为-13℃，湿度为80%的外部环境中，通过冷媒电加热对未加热电器化霜效果和已加热化霜的效果进行对比，整理实验数据得知：利用特殊方法化霜过后的常规化霜温度比特殊化霜温度低2.5℃，常规化霜温度比进风温度低1.4℃，加热器化霜时间为6.5min，常规除霜时间是8min。常规除霜温度比加热器管内温度低2.9℃。其中加热器除霜时室内温度最大波动值为6.2℃，常规除霜模式下为9.0℃，由此可见加热除霜相较常规除霜的舒服性更高。对比试验表见表1。
根据对冷媒电加热器设计及在空调上的应用进行探讨可以得知：当选择的电加热功率为400W时，除霜的时间比500W和600W的速度更快，加热器的温度只需要在裂解温度范圍之内即可，裂解的温度是210℃，当前设定目标为180℃。此外，冷媒电加热器实际传热效率高，主要是因为冷媒工作的状态属于湿蒸汽，传热系数相较空气较高，导致传热效率较高。为了防止电加热烧干，在设备内部应该设置熔断器。加热器的发热面不和空气直接接触，封闭在管路中，当设备烧干时不会发生火灾，具有较高的安全性。
结束语：
综合上文所述，冷媒电加热器中主要包括限温器、电加热功率和电器件等。本文首先阐述了冷媒电加热器关键器件，然后分析冷媒电加热器实用新型内容，最后深入探讨了冷媒电加热器设计及在空调上的应用，对我国空调行业发展具有重要意义。
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作者介绍：李杰（1988.12-），男，满族，河北省承德市人，本科。2011年7月毕业于大连民族学院，旅游管理专业，2011年起就职于松下冷链（大连）有限公司，研究方向：制冷设备制造及自动化控制。
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