R410A风冷热泵冷热水机组变环境温度制热运行特性分析

　　1 引 言

　　目前,中国国内空调机组大多使用的制冷剂为R22。对于发展中国家,R22的使用限制是先将R22的使用量冻结在2013年的水平,并逐年减少,至2030年停止R22的使用。但随着人们对臭氧层保护意识的提高,对R22替代制冷剂及其相关系统的研究与应用越来越受到关注。文献[1]采用分布参数模型,对以R410A为工质的空调器进行了仿真研究并与实验状况作了对比。文献^[2]对R410A的沸腾换热性能进行了试验研究,分析了质量流量、热通量及干度对局部换热系数的影响。文献^[3]分析了R410A应用于多联机的利弊。文献^[4]对比了R410A与R22在家用空调中的应用性能特性。文献^[5]研究了通过改善过冷度提高R410A与R404A系统特性的问题。文献^[6]以实验手段对R134a与R410A的板式蒸发器的传热性能进行了研究。文献^[7]对比了R134a与R410A的性能,认为R410A的性能优于R134a,文献^[8]提出了R410A和R407C热力性能的简便计算方法。文献^[9]采用分布参数法建立了平行流动冷凝器的数学模型,并进行了相应的分析计算。文献^[10]建立了以R410A为工质的毛细管的数学模型,并进行了仿真计算。掌握变环境温度下热泵机组的工作性能是进行热泵机组设计与应用的重要基础,为全面地掌握R410A机组在变环境温度下制热运行的特性,课题组设计并制造了以R410A为工质的风冷热泵冷热水机组的实验样机,通过7-10°范围内的变环境温度下机组运行状态的全面测试,得到了以实验样机为基础的机组制热量、输入功率、COP、压比、排气温度、吸气温度、过冷度、过热度随环境温度变化的特性,并在此基础上进行了相应的分析,为以R410A为工质的机组设计及工程应用提供有实用价值的参考数据与建议。

　　2 实验系统与实验样机

　　R410A变环境温度下运行特性的实验在图1所示的实验系统中进行,环境间的温湿度由常温空气处理机组和低温空气处理机组进行调节,常温空气处理机组承担22°C以上的温湿度调节,低温空气处理机组承担2°C以下的温湿度调节,恒温水箱及相应的流量控制系统承担水系统的温度与流量控制。环境间的温湿度及水温控制精度达到GB/T18430. 2-2001^[11]规定的要求,测试仪表的量程及精度见表1。为进行R410A风冷热泵冷热水机组变环境温度制热运行特性分析,设计并制造了实验样机。图2为样机系统流程图,样机系统主要由涡旋压缩机、四通换向阀、水侧换热器、储液器、节流机构、风侧换热器、气液分离器等制冷元件组成。为全面掌握被试机组的运行特征,沿系统流程布置了9个压力与温度测点,这样进行的测试,不仅可以反映制热量、输入功率、COP等机组运行的宏观特征参数,还可以反映吸排气压力、吸排气温度、过冷度、过热度等机组运行的微观特征参数,表2为以制热流程表示的压力与温度测点分布说明。