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R410A在家用空气调节中的效用比较

2018/10/31 14:58:05

1.对R410a应用在小型家用空调和热泵上的节能性、经济性上的研究和认识尚未全面深入,因此本文拟通过对一组R410a与R22空调器的比较分析,来对R410a空调器的制冷量和能效比、全年运行

1.对R410a应用在小型家用空调和热泵上的节能性、经济性上的研究和认识尚未全面深入,因此本文拟通过对一组R410AR22空调器的比较分析,来对R410a空调器的制冷量和能效比、全年运行耗电量、环境性能以及生产成本做一些初步探讨。

2.R410a与R22的热力性能比较

R410a的运行压力比R22高出约60,但其单位容积制冷量则比R22高出约40;与R22相比,R410a空调器可采用较小排气量的压缩机,压缩机壳体则需加厚;加厚的壳体有利于降低压缩机运行噪声,R410a压缩机的运行噪声比相应的R22压缩机可明显降低24dB.

以R22在质流密度200kg(sm2)下的蒸发器每m管长压降为例,为了产生相同的压降,R410a的质流密度则允许增大至280kg(sm2);由于R410a的工作压力较高,为了产生相同的温降,R410a的压降需比R22高出约50,因此R410a在质流密度340kg(sm2)下由于压力损失所产生的温降才与R22在质流密度200kg(sm2)下时相同。R410a在相同质流密度200kg(sm2)下的蒸发传热系数比R22高出约55;在等同压降下,R410a的蒸发传热系数则高出90,而在等同温降下,则高出115.尽管在相同质流密度下R410a的冷凝传热系数仅比R22高出15,但在等同压降和温降下,R410a的冷凝传热系数则分别比R22高出35和65.因此在开发R410a空调器时,换热器及联接管的管径可以更小,同时由于换热效果得到加强,故与R22相比R410a的换热器尺寸可以相对减少,以便节约材料,如果保持R410a换热器尺寸不变,则可提高系统能效。

3.R410a与R22空调的系统性能比较

影响家用空调的系统性能(即制冷量和运行能效)的因素很多,如制冷剂性质、压缩机效率、换热器型式(包括其尺寸大小、换热面积大小、铜管及翅片型式、流程设计)、毛细管尺寸、风量、风机及电控部件耗功等等。其中,制冷剂的选用对系统的性能会产生重要的影响,空调器的各部件会根据制冷剂的不同做相应的调整,进行针对性的设计开发。为了考察R410a的节能性,在此利用家用空调设计开发软件GenesymTM开发了4台空调样机,其中一台为R22空调,另外3台为R410a空调,该空调设计开发软件GenesymTM已通过充分的实验验证,精度达到5以内。为了确保空调样机的可比性,其中3台空调样机的设计制冷量为3500W,R22和R410a压缩机本身的效率COP在额定工况下分别为306和295,两者之差为37,实际上在相近的生产工艺和技术水平下,由于R410a运行压力较高等原因,通常R410a压缩机的效率会比R22压缩机低3左右。

R22空调样机R22-Optd是已通过性能成本优化的集中空调器,将其作为比较的基准,其室内机采用7mm的内螺纹管,室外机采用952mm的内螺纹管,每排管数为22,盘管高度为559mm.3台R410a空调样机均采用了与R22空调样机相同的室内机,室外机均采用7mm的内螺纹管。其中R410a-Comt是一种紧凑式空调样机,其室外机盘管每排管数为22,盘管高度为462mm,是R22-Optd盘管高度的82,因此可实现室外机的小型化;空调样机R410a-Optd的整体尺寸大小与R22-Optd相同,室外机盘管每排管数为26,盘管高度为546mm,与R22-Optd的盘管高度相近;R410a-High为一种高效的R410a空调器,其室外机盘管高度是R22-Optd的120.对3台R410a空调器的室外机盘管流程型式进行了针对性的改进优化,这4台空调样机的换热器规格参数如所示。

R410A在家用空气调节中的效用比较

4.结论

R410a作为一种可以长期替代R22的绿色环保制冷剂,它不消耗臭氧层,而且有着优良的热传递与流动特性。为了考查R410a对空调器各类性能包括其系统性能如制冷量和能效比、全年运行耗电量、环境性能以及生产成本的影响,本文开发了4台具有可比性的R22与R410a分体式家用空调样机并进行比较研究。其中1台为经过成本性能优化的R22空调样机,另外3台为R410a空调样机,其中1台优化的R410a空调样机的整机尺寸大小与R22空调样机相同,1台R410a空调样机为小型紧凑式的机型,另外1台则为高效的R410a空调样机。为了确保空调样机的可比性,采用了相同的经过优化设计的室内机或蒸发器盘管,分别选用了具有典型代表性的R22与R410a压缩机,室外机或冷凝器盘管针对各自的制冷剂特性进行过优化设计。通过对4台R22与R410a空调样机进行比较分析,可以得出以下结论:

1)由于与R22相比,R410a有着显著优势的流动特性,并且运行压力和单位容积制冷量都比较高,管内制冷剂的压降及压力损失对性能的影响较小,因此换热器铜管可以采用更小的管径,有助于节约原材料,减小换热器尺寸。压缩机可采用较小的排气量以及加厚的壳体,加厚的壳体则有利于降低压缩机运行噪声。

2)与R22相比,R410a的传热系数高,具有优良的热传递和流动特性,有利于提高空调的运行效率。在4台空调样机中,整机尺寸大小相同的R410a空调比R22空调的能效比高出约3,高效的R410a空调比R22空调的能效比可高出约12.此外通过对系统性能的分析,发现R410a空调随着室外环境温度的下降,节能效果更加明显,因此当R410a应用在家用热泵式空调中,在能效方面的优势将更加突出。

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