高温時のポータブルエアコンの冷却能力低下について

すべてのポータブルエアコンは、定義された外気温で定格されており、ほとんどの輸出カタログではその温度は35℃です。南ヨーロッパ、湾岸地域、または南アジアの43℃の午後に、機械はまだ作動し、冷たい空気を吹き出しますが、ラベルに印刷された数値はもはや提供されません。能力は約10分の1に低下し、入力電力は同程度に増加し、エンドユーザーは製品が欠陥品であると結論付けます。

原因は製造上の欠陥ではありません。それは、すでに暑い空気に熱を放出する必要があるコンデンサーに適用される熱力学の第二法則です。この記事では、数値を用いてそのメカニズムを説明し、ポータブルユニットがスプリットシステムよりも苦しむ理由を説明し、定格条件ではなく設計日の条件でサイズを決定する方法を示します。

1. すべての容量定格には、それに書き込まれた温度があります

テスト条件のない冷却能力の数値は仕様ではなく、広告です。輸出書類で最もよく見られる2つの慣例は、中国のGB/T 7725気候クラスと、エネルギーラベルに使用される欧州のEN 14511条件です。

T1で宣言されたユニットは、T2またはT3条件で動作するように求められると能力を低下させます。これは隠された欠陥ではなく、単一点で定義された定格の直接の結果です。問題は、カタログがT1の数値を引用し、販売チャネルがT3の気候に販売するときに始まります。

2. 物理学：凝縮リフトの各度にはコンプレッサーの仕事が必要

コンプレッサーは冷気を生成しません。それは、低圧で冷媒が沸騰する蒸発器から、高圧で凝縮するコンデンサーへ熱を移動させます。コンデンサーは、内部の冷媒が外気よりも高温である場合にのみ、外気に熱を放出できます。そのギャップは凝縮アプローチであり、コンパクトなポータブルユニットでは通常8〜12Kです。

外気温を8K上げると、アプローチを維持するために凝縮温度は約同じ8K上昇する必要があります。理想的なサイクルがその理由を示すように、2つのことがすぐに起こります。

COP = Te / (Tc - Te)理想的なサイクルの場合、Teは蒸発温度、Tcは凝縮温度（いずれもケルビン単位）です。蒸発器を7℃（280K）に保ち、コンデンサーを45℃から53℃にリフトすると、分母は38Kから46Kに変わり、理論上のCOPは7.4から6.1に低下します。これは、外気温の8Kの変化で17％の損失です。

右側の2つの列は、小型単段ロータリーシステムの業界の一般的な範囲であり、特定のモデルの保証ではありません。正確な曲線は、コイル面積、空気流量、および充填量によって異なります。設計全体で一貫しているのは、方向と桁数です。容量は減少し、電力は増加し、したがってT1とT2の条件の間でEERは20〜25％低下します。

圧力比と冷媒の選択

同じリフトは、コンプレッサー間の圧力比も増加させます。R290の場合、7℃の蒸発温度での飽和圧力は約5.9バール絶対値、45℃の凝縮温度で15.3バール、53℃で19.3バールです。これにより、比率は2.6から3.3に移動し、吐出温度が上昇し、体積効率が低下し、循環する冷媒1キログラムあたりの比仕事が増加します。R290はR410Aよりもサイクル効率でわずかに優れており、GWPは約3ですが、R410Aは約2,000です。しかし、その体積容量は立方メートルあたり低いため、同等の容量のR290コンプレッサーは物理的に大きくなります。そのため、12,000〜16,000 BTUクラスのR290モデルは、キャビネットが幅広になる傾向があり、14,000 BTUのR290クール/ヒートプラットフォームのような14000 BTU R290ポータブルユニットは、BTUだけでなく、空気流量とコイル前面面積で比較する必要があります。

3. ポータブルユニットがスプリットシステムよりも大きく定格を下げる理由

シングルホース再循環

シングルホースのポータブルユニットは、コンデンサーの空気を屋外に排出します。その空気は置き換えられなければならず、密閉された部屋では、エンベロープのすべての隙間から引き込まれる熱い屋外の空気によって置き換えられます。これは実際の負荷であり、計算可能です。9,000 BTUユニットは通常、350〜400 m³/hの排気空気を移動させます。43℃、40％RHで、350 m³/hの補充空気は約1.8 kWの顕熱を運び、湿気が室内に凝縮すると、さらに3 kWの潜熱負荷がかかります。これらを合わせると、補充量がすべて屋外から来たとすると、ほぼ4.8 kWになります。実際には、一部は隣接する部屋から来るため、観測されたペナルティは小さいですが、ゼロになることはありません。

したがって、ユニットは自身が作成した負荷と戦っています。これは、ポータブルとスプリットの最大の違いです。スプリットは、部屋の減圧を決して行わない回路を通して熱を放出します。

ホース背圧、コイルサイズ、およびほこり

排気経路は高抵抗ダクトであり、それに加えられるすべての制限はコンデンサーで支払われます。4つの効果が支配的です。

1. 静圧 - 2つの90°曲がりを持つ1.5mのホースは30〜60Paを追加でき、小型の後方湾曲ファンではコンデンサーの空気流量を10〜20％削減するのに十分です。
2. 空気流量の低下 - コイル上の空気が少ないということは、同じ外気温でより高い凝縮温度を意味し、天候の影響を増幅させます。
3. ほこりの蓄積 - 細かいピッチのコイルはシーズン中に詰まるため、ユニットは気候による定格低下と設置による定格低下の2回定格を下げることになります。
4. 窓の密閉不良 - パネル周りの隙間は、キットを排気終端ではなく浸入経路に変えます。

壁貫通型または窓型シャーシは、コンデンサーの空気がシャーシ自体を通して吸引および排出されるため、両方のメカニズムを回避します。7,000 BTUの窓型モデルのような7,000 BTU R410A窓用ユニット定格750Wは、定格条件で約9.3 BTU/WhのEERを供給し、熱においてははるかに平坦な曲線を描きますが、壁に恒久的な開口部があり、携帯性はありません。

4. 定格条件ではなく、設計日の外気温でサイズを決定する

設計日が43℃の市場で、単層ガラスで2人の居住者がいる、高さ2.6m、西向きの35m²のリビングルームを考えます。単純化された顕熱負荷は次のようになります。

次に機械と比較します。14,000 BTUユニットは、定格条件で4.1 kW（1 kW = 3,412 BTU/h）です。43℃では約87％、つまり合計3.57 kWを提供します。そして合計は顕熱ではありません。湿度のある部屋で顕熱比が約0.75の場合、上記の顕熱負荷に利用できるのは約2.7 kWのみです。ユニットは約900 W不足しており、部屋は設定温度より2〜3度高くなります。

正しい答えは、箱の数字を大きくすることではなく、適切なサポートデータを持つ大きな数字です。2台目の14,000 BTU R290プラットフォーム、14000 BTU R290クール/ヒートモデルは、同じクラスの部屋向けにサイズ設定されており、仕様の決定は、16,000 BTUにアップグレードするか、日よけでガラスの負荷を減らすかです。どちらも返品のコンテナよりも安価です。

5. 購入者が指定すべきこと

• 容量が外気温とともに書面で、アートワークとマニュアルに記載されていることを要求してください。
• 単一点だけでなく、定格低下表または曲線を入手してください。それを作成できないサプライヤーは、製品を特徴付けていません。
• 高圧保護戦略を宣言してください。ユニットは変調しますか、コンプレッサーをサイクルさせますか、それとも手動リセットまでロックアウトしますか？
• コイル前面面積に対するコンデンサーの空気流量（m³/h）を確認してください。小さなコイルの大きなBTU数は、定格低下曲線が起こるのを待っている状態です。
• 定格が想定しているホースの直径、最大長、および最大曲がり数を確定してください。

6. 次のステップ：選択サポートと一括見積もり

40℃が通常の夏の午後である市場向けにポータブル冷却を指定している場合、有用な会話はカタログのBTUではなく、設計日のパフォーマンスに関するものです。部屋のサイズ、ガラスの面積と向き、設計外気温、および宛先市場を送信してください。利用可能なプラットフォームに要件をマッピングし、データシート、寸法図、およびユニットが宣言されているテスト基準を共有します。適合するモデルについては、MOQ、FOB条件、梱包、およびプラグ仕様の一括見積もりを作成できます。部屋のサイズと宛先市場を送信してください選択を開始するために。