家用空调凝露问题该如何解决？

发布于：2023-05-09 10:22:09 来自：暖通空调/中央空调 [复制转发]

我国是跨多个气候带的大国，在这些不同气候带仍然面临着较为常见的凝露现象，如南方家用空调常常发生叶轮滴水、风轮吹水等现象，北方地区冬季空调滴水现象，这些都是由于凝露现象带来的影响，容易引起家用空调使用寿命缩短，发生电气安全事故。

（示意图，不对应文中任何具体产品）

1? 凝露的成因

1.1?凝露产生原理

凝露现象是日常生活中常见的一种自然现象，其产生的基本原理是空气中的水蒸气在遇到温差较大的介质时在其表面产生的凝华现象，例如叶片上的露珠、玻璃结露、室内冷桥，等等。具体而言，由于空气的相对湿度决定了空气中含有一定比例的水蒸气，空气相对湿度又受到压力和气温的影响，气温如果降至空气中能够容纳的水蒸气量最大值的临界点即为露点温度，气温如果低于露点温度，超出水蒸气量最大值的部分水蒸气就会以凝露的形态析出水珠，形成凝露。

1.2?空调凝露产生机理

空调凝露的产生原理与自然凝露相同，空调是室内使用的换风设备和调温设备，其内部各组件的温度不均匀，而工作对象空气中又常常含有大量水蒸气，这些富含水蒸气的空气常常要经过蒸发器等温度较低或较高的变温设备，因此在这些设备表面上达到露点温度时，空气中的水蒸气在压力恒定、含湿量不变的情况下沿着变温设备的表面纷纷达到水蒸气饱和状态，在持续降温的情况下在变温设备表面形成凝结水。

2? 家用空调常见凝露现象问题分析

2.1?家用空调蒸发器流路冷媒流量不均所导致的风道凝露现象

家用空调的蒸发器设计不合理是产生凝露现象的一个重要原因，如果蒸发器的流路出现冷媒流量分配不均现象，一些流路的冷媒流量大，而另外一些流路的冷媒流量小，那么流入蒸发器的空气中的水蒸气在不同流路中进行了换热、析湿处理之后，其会产生较为明显的温度差，在压力相同的情况下，高温空气露点温度要大于低温空气，两股空气在送入风道内相遇后会再次析湿形成凝露，常常表现为风轮叶片有水珠吹出。

例如，现有一家用空调，在长江中下游地区某地一户家用空调干球温度27?℃、湿球温度24?℃条件下，空调的叶轮上和风道有较多凝露水，在内机结构稳定、零件密封性能良好的情况下，蒸发器中的流路测试温度发现冷热空气温度相差5?℃左右，则刻意判断因蒸发器表面流路温度所产生的空气温度差异导致空气在析湿降温后产生的温度差已经达到了凝露所需要的露点温度条件，在通过叶轮送入风道后由于快速流动进一步导致温度降低，空气中的水蒸气饱和状态下降，水蒸气二次析湿凝露。

2.2?家用空调节流装置控制不当导致的风道凝露现象

当前家用空调普遍采用电子膨胀阀或者毛细管进行节流，冷媒液体在输入节流装置前处于高温高压的过冷状态，在经过节流装置后转变为低温低压的两相状态。因此，节流装置的精度影响了冷媒流量的数量和状态。

例如，淮北地区某地一处家用空调极的电子膨胀阀的开启度经测试后发现小于设计参数，导致进入蒸发器的冷媒流量数值偏低，测试表明该家用空调蒸发器各个流路冷媒的温度数值与常规参数相比均处于过热状态，各个流路靠近进口U管与靠近出口的U 管处的温差不能恒定，导致过热产生温度偏高现象，在该流路蒸发器表面就形成了较大的温差，空气经过蒸发器降温析湿后在吹出蒸发器后就形成了高温空气露点温度大于低温空气的现象，风道内高低温空气二次析湿形成凝露在风轮处吹出。

2.3?家用空调不符合康达效应导致的空调出风口处凝露现象

康达效应即附壁作用，其主要内容是水或气体等流体在离开本来流动方向时会为满足沿着凸出的物体表面流动倾向，从而在与流体流过的物体表面之间依存表面摩擦而降低流速。具体表现为如果在物体表面曲率相对较低的情况下，康达效应会体现为流体依据伯努利原理在物体表面上减缓流速并被吸附在物体表面上。

康达效应是当今家用空调产品设计中最为重要的科学现象，但仍有部分生产商在空调制冷设计的时候忽视它，例如一些家用空调在吹风口设计上仍然采取出风口直吹设计，而一旦出现凝露现象，空调出风口必然是高低温湿空气的交汇处，因此也是凝露现象的重灾区，采取直吹设计容易使出风口四周充满了高低温空气交会和二次析湿作用。又或者产品设计阶段在出风口冷热风交汇处没有加大倒角，低温湿空气不能贴壁吹出而是和高温湿空气直接混合，不能有效利用康达效应而产生凝露。

2.4?家用空调扫风叶片旋转角度大导致的凝露现象

当前家用空调的产品设计重点是蒸发器的流路、节流器的设计等参数方面，多头并举以避免在风道内冷热空气交会发生二次析湿，但有些家用空调产品设计在以上两点均重点关注并付诸实践，仍然会偶尔产生扫风叶片的凝露现象，经过多方排查没有发现以上两者有设计参数上的问题，而是由于追求排风梁，扫风叶片的旋转角度设计过大，在家用空调出风口的两侧发生了本来已经排出风轮的高温湿空气回流现象，而扫风叶片处的温度偶尔会低于露点温度，因此扫风叶片表面的凝露现象多属于此类。

2.5?家用空调蒸发器与壳体装配处漏风导致的凝露现象

家用空调的蒸发器与壳体装配时一般采取小余量设计，注塑件在一体安装时一般能够实现良好密封性，但在生产过程、持续工况、自然老化过程中都可能导致注塑件的收缩变形，注塑件的收缩变形会导致蒸发器与壳体之间出现间隙，间隙之间的阻力降低，在风道内侧由于叶轮旋转所产生的负压作用下，湿空气不经过蒸发器而直接通过间隙进入风道内侧的流量大大增加，在这里与经过蒸发器处理的低温湿空气发生混合从而产生凝露。

3? 家用空调常见凝露现象的优化方案

3.1?蒸发器流路冷媒流量不均所导致的风道凝露的优化方案

一般情况下，除了有经验的维修人员发现蒸发器上冷热空气温度差以外，还应经过具体测温来确认蒸发器不同流场上的具体温度，以确定空气确实是在蒸发器降温析湿后因为温度差在风道内形成二次析湿凝露。

首先在蒸发器组件上引出6根热电偶，从小孔甩出接入风道内检测空气在蒸发器表面进行的一次降温析湿后，温度是否有分布不均的情况。例如在长江中下游某城市一处家用空调风轮出水的维护现场中用此法发现，蒸发器内流场A温度最高为13?℃左右，最低为流场C?8?℃左右，相差5?℃左右。流场A气温只有在空气相对湿度小于73%的情况下，露点温度才会大于8?℃，但当地夏季测量时间的空气相对湿度为78%左右，这样一来流场A排出空气的露点温度无法超过流场C的气温，二者被同时吹入风道中，一定会产生凝露现象，被叶轮的旋转甩出送风口。

基于此，可以采用对比蒸发器流路的表面温度的方法来判断是否在温度较低的流路上有次品现象，经过查证之后，发现流路A的温度13?℃是一个相对比较突出的数值，而流路B的温度为8.5?℃左右，与流路C十分接近，因此对蒸发器进行拆卸排查研究，发现蒸发器流路A杯形口处有异物微堵，应是此物导致流路A 冷媒流量出现了问题，经检查异物是一金属屑被焊于杯型口处焊点之上，去除该异物后测试发现，流场A 温度下降至9.3?℃左右，与流路B、流路C处工作温度温差缩小在1.5?℃以内，理论上流场A气温已无达到露点温度条件，保持家用空调工作状态一段时间后发现，空调下风道和风轮处不再排出凝露，该家用空调蒸发器流路冷媒流量不均现象被优化后排除。

3.2?节流装置控制不当导致的风道凝露的优化方案

某公司在江淮某地进行家用空调机型设计时，严格按照国标GB/T7725-2004《房间空气调节器》要求进行开发设计，设计参数以额定工况内环境干球温度27?℃、湿球温度的19?℃；凝露工况以室内干球温度27?℃、湿球温度23?℃为参考依据，为了应对不同工况下室内相对湿度差异较大的问题，防止家用空调产品在高湿度工况下出现蒸发器过热度偏高等现象，在设计节流装置时充分考虑了节流原件在低、高湿度凝露工况的环境下的设计平衡问题，以便适应该地各种湿度环境下的湿负荷要求。

在按标准进行设计后对样品进行了性能测试，在多个不同天气环境下室内空调工况变化能够满足性能要求，但在凝露实验过程中发现叶轮上仍然会产生水珠并从风道中吹出，经过对室内空调蒸发器各个流路的表面温度进行排查后发现，蒸发器各个流路的出口温差控制在1?℃左右，但每个流路在蒸发器进口处和出口处的温度差均在4~5?℃，可以判断是流入节流装置的冷媒流量偏小所导致蒸发器流路前后端的冷媒过温度不均匀，导致蒸发器排出的湿空气仍然形成温度不同的高低温湿空气。在改变电子膨胀阀的设计参数后，将电子膨胀阀开度从232?P上调至254?P，通过对节流参数的调节后发现蒸发器的出口和进口之间的温度差降低到约 1?℃左右，凝露现象也不再出现。

3.3?家用空调不符合康达效应导致的空调出风口处凝露现象的优化设计

当低温湿空气从家用空调出风口吹出时，如果不设计出风口导角，就会导致低温湿空气无法利用康达效应附壁吹出，而且会与风区域伯努利效应形成低压，从右侧补充而来的高温湿空气在拐角形成涡流现象，使高温湿空气在空调机注塑件表面析湿凝露。而如果低温湿空气在出风口处的导角处可以凭借康达效应转为以附壁吹出为主，就可以极大程度低降低低温湿空气与另一侧负压作用所补充的高温湿空气相遇流量，减弱拐角处所形成的涡流现象。除此之外，更少的低温湿空气因为附壁作用还能把拐角处形成的饱和水蒸气吹散，有效减少拐角处的空调机注塑件表面凝露现象。

3.4?家用空调扫风叶片旋转角度大导致凝露现象的优化方案

家用空调蒸发器的扫风叶片开槽设计能有效防止叶片上的凝露现象，在扫风叶片上开出沿着叶片方向直径约1?mm的凹槽后，能够使负压回流的低温湿空气直接贯穿扫风叶片，不会被扫风叶片阻挡从而减少叶片表面凝露。通过对某处一套家用空调的扫风叶片开槽与不开槽凝露实验的对比显示，在出风温度 13?℃工况下不开槽叶片上有凝露水潮湿现象，而开 128 槽叶片没有形成凝露水滴，十分干爽。

3.5?家用空调蒸发器与壳体配合处漏风导致凝露现象的优化方案

家用空调可采取更为严密的防漏风设计，加大注塑料的接口设计余量，例如在空调出风口冷热风交汇处的注塑件壳体上采取咬合式或者增加止口的设计方案，使得该处壳体可以保持更完善的密封性，减少因为结构件漏风而导致的凝露。还可以在壳体上增加迷宫凹凸槽，让冷凝水在缝隙处形成水墙从而增加密封性，经验证明能有效增加蒸发器下边缘附近的密封性，减少蒸发器与壳体之间的漏风和导致的凝露现象。

空调

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