R32在變頻一拖多空調(diào)器中的應(yīng)用研究

侯澤飛 陳茂 宋分平

摘 要：對(duì)R32在變頻一拖多空調(diào)器中的應(yīng)用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，優(yōu)化了系統(tǒng)的匹配，根據(jù)CEN標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試了系統(tǒng)的歐洲季節(jié)能效，并與R410A的系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比。性能試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，R32系統(tǒng)的最佳冷媒充注量與R410A系統(tǒng)相比減少了26%，最佳季節(jié)能效（SEER）和季節(jié)性能系數(shù)（SCOP）比R410A系統(tǒng)分別提高了7.4%和4%，低溫制熱能力與R410A系統(tǒng)相比略高。但是R32系統(tǒng)的排氣溫度比較高，在額定制冷工況下，與R410A系統(tǒng)相比，排氣溫度升高了11.8 ℃。

關(guān)鍵詞：一拖多空調(diào)器 R32 歐洲季節(jié)能效 R410A

中圖分類(lèi)號(hào)：TU831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）05（a）-0051-03

1 試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)測(cè)試步驟

1.1 試驗(yàn)測(cè)試裝置介紹

為了驗(yàn)證R32在一拖多空調(diào)器中的運(yùn)行特性，選取了一套熱泵型一拖二房間空調(diào)器，測(cè)試樣機(jī)包括一個(gè)室外機(jī)和兩個(gè)室內(nèi)機(jī)，其中的主要部件及其配置參數(shù)包括：（1）R32冷媒壓縮機(jī)1臺(tái)；（2）翅片盤(pán)管式冷凝器2排，?9×25.4；（3）翅片盤(pán)管式蒸發(fā)器3排，?7×21.0；（4）電子膨脹閥2個(gè)。

采用焓差法測(cè)試一拖二空調(diào)器。從焓差法實(shí)驗(yàn)室可以獲得包括空調(diào)器的制冷能力、制熱能力、功率、電壓、電流、能效比、風(fēng)量，以及空調(diào)器室內(nèi)、外側(cè)的進(jìn)、出口溫度和風(fēng)量等數(shù)據(jù)，同時(shí)在空調(diào)器的蒸發(fā)器出口及中部、冷凝器的出口及中部、壓縮機(jī)的排氣管路與回氣管路及底部外殼共布置7個(gè)熱電偶溫度傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量，所有測(cè)量數(shù)據(jù)利用實(shí)驗(yàn)室配置的數(shù)據(jù)采集軟件在線對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄。

1.2 試驗(yàn)測(cè)試步驟介紹

試驗(yàn)測(cè)試步驟包括以下幾個(gè)部分：（1）將試驗(yàn)樣機(jī)按匹配好的充注量充注R410A，按照歐洲制冷和制熱工況測(cè)試，同時(shí)測(cè)試在低溫環(huán)境的制熱量；（2）測(cè)試完成后將機(jī)組內(nèi)的R410A回收干凈，抽真空后注入適量的R32制冷劑，進(jìn)行最佳充注量匹配試驗(yàn)；（3）完成R32最佳充注量匹配試驗(yàn)后，按照歐洲制冷與制熱工況對(duì)樣機(jī)再次測(cè)試，調(diào)整參數(shù)來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)的制冷與制熱性能，測(cè)試系統(tǒng)在低溫環(huán)境的制熱量。

2 試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與分析

2.1 R32最佳充注量分析

由于不同制冷劑充注量對(duì)空調(diào)器的影響不同，在R410A一拖二空調(diào)器充注量的基礎(chǔ)上，對(duì)R32最佳充注量進(jìn)行了匹配試驗(yàn)，冷媒充注量分別為1 700 g，1 500 g，1 350 g，1 280 g，1 100 g。

從試驗(yàn)中可以得出，隨著制冷劑充注量的升高，能效比先升高后下降，制冷量先迅速升高后增長(zhǎng)緩慢。在充注量為1 280 g時(shí)，能效比出現(xiàn)了峰值，主要原因是當(dāng)充注量過(guò)小時(shí)，蒸發(fā)器出口制冷劑熱度大，換熱面積未充分利用，制冷量??；當(dāng)充注量過(guò)大時(shí)，蒸發(fā)器出口制冷劑處于兩相區(qū)，冷量沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)，同時(shí)壓縮機(jī)功率大，造成能效比下降。

2.2 R32系統(tǒng)性能匹配優(yōu)化分析

為了優(yōu)化R32一拖二空調(diào)器的制冷性能，針對(duì)不同工況對(duì)能力輸出比例的要求權(quán)重調(diào)整頻率、室內(nèi)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、室外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電子膨脹閥開(kāi)度等參數(shù)，在最佳冷媒充注量的基礎(chǔ)上，圖1為在不同參數(shù)條件下系統(tǒng)制冷SEER的變化。圖1中為5種設(shè)定參數(shù)下系統(tǒng)的SEER，從圖1中可以看出，隨著不同參數(shù)的調(diào)整，SEER會(huì)出現(xiàn)逐漸升高然后下降的趨勢(shì)，系統(tǒng)的SEER會(huì)出現(xiàn)一個(gè)最優(yōu)值，即在第3種設(shè)定參數(shù)下系統(tǒng)的SEER可達(dá)到6.76。

在對(duì)R32系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化匹配的基礎(chǔ)上，圖2為R32系統(tǒng)在最佳匹配狀態(tài)下的SEER和SCOP與R410A系統(tǒng)最佳匹配狀態(tài)下SEER和SCOP的比較。從圖2中可以看出，與R410A系統(tǒng)相比，R32系統(tǒng)的SEER提高了7.4%，SCOP提高了4%。

圖3為R32與R410A系統(tǒng)制冷/制熱能效比的比較。從圖3（a）中可以看出，在制冷模式的4個(gè)典型工況下，R32系統(tǒng)的能效比均高于R410A系統(tǒng)。在25/20室外工況下，R32系統(tǒng)能效比增幅最大，為8.2%，這反映了R32制冷劑在一拖多空調(diào)器中制冷模式下變工況運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)。從圖3（b）中可以看出，在制熱模式下，R32系統(tǒng)能效比略高于R410A系統(tǒng)，在室外2/1工況下COP增幅最大，為6.5%。

圖4為在額定制冷/制熱工況下R32系統(tǒng)與R410A系統(tǒng)的排氣溫度比較。在額定制冷工況下，R32系統(tǒng)排氣溫度比R410A系統(tǒng)高出11.8 ℃，說(shuō)明在R32應(yīng)用于一拖二空調(diào)器時(shí)，要開(kāi)發(fā)可靠性更高，更耐高溫的壓縮機(jī)部件，同時(shí)，在高溫制冷模式中，需要對(duì)變頻一拖多空調(diào)器中電控參數(shù)在R410A的基礎(chǔ)上重新設(shè)定，避免出現(xiàn)電控盒發(fā)熱嚴(yán)重或者運(yùn)行過(guò)程壓縮機(jī)限頻等故障。圖4中，額定制熱下R32系統(tǒng)的排氣溫度相比R410A系統(tǒng)高出了6.2 ℃，制熱模式中排氣溫度高有利于提高系統(tǒng)的制熱能力和能效。

3 結(jié)論

對(duì)目前空調(diào)行業(yè)中應(yīng)用廣泛的過(guò)渡性制冷劑R410A及環(huán)保型制冷劑R32在變頻一拖多空調(diào)器中的應(yīng)用進(jìn)行了對(duì)比分析和研究，結(jié)論如下：（1）在熱物理性質(zhì)方面，研究了變頻一拖二空調(diào)器系統(tǒng)R32的最佳充注量，測(cè)試數(shù)據(jù)表明，在同一系統(tǒng)中，R32的最佳充注量減少，與R410A充注量相比，減少了26%。（2）在系統(tǒng)性能研究方面，R32系統(tǒng)在制冷模式4個(gè)特定工況中能效比均高于R410A系統(tǒng)，在制熱模式下的5個(gè)特定工況中能效比略高于R410A系統(tǒng)。同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的季節(jié)能效比進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明，與R410A系統(tǒng)相比，R32系統(tǒng)的SEER提高了7.4%，SCOP提高了4%。這些數(shù)據(jù)充分驗(yàn)證了R32在一拖多空調(diào)器中應(yīng)用的巨大潛力及與R410A系統(tǒng)比較所具有的優(yōu)勢(shì)。（3）在安全性能方面，需要指出的是，R32系統(tǒng)在額定制冷/制熱工況下壓縮機(jī)排氣溫度均高于R410A系統(tǒng)，在額定制冷時(shí)，R32系統(tǒng)排氣溫度高出了11.8 ℃，這個(gè)數(shù)據(jù)表明，在加速R32應(yīng)用于變頻一拖多空調(diào)器的同時(shí)，需要強(qiáng)化系統(tǒng)的可靠性，尤其是要研發(fā)耐熱性能更好的變頻壓縮機(jī)，同時(shí)，根據(jù)需求在原來(lái)R410A一拖多空調(diào)器基礎(chǔ)上對(duì)控制邏輯進(jìn)行合適地更改以適應(yīng)R32的特性。

綜合以上分析可以看出，R32應(yīng)用于一拖多空調(diào)器中具有極大的潛力，相比于R410A系統(tǒng)，R32系統(tǒng)的性能將進(jìn)一步提升，系統(tǒng)更加安全環(huán)保。

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