常规空调热泵系统的R32替代研究述评

R32由于具有ODP为零、GWP值小于R410A等优越的环境性能,逐渐被认识到可以用于替代R410A。这里对R410A和R32的循环性能、润滑油的选用、可燃性、充注量、换热器性能等相关问题进行了综述。大量研究表明,与R410A系统相比,R32系统的压缩机耗功略高,制冷量较高,同时排气温度也高出很多,具有极大的替代R410A的潜力。然而,相关研究也指出要使其能够在大范围推广使用,除了要有效解决排气温度过高的问题之外,还需要解决其微可燃性在设计应用中所受到的限制。通过解读国内外法规政策发现,国内外对R32的充注量限制有放宽的趋势,这对R32在常规空调热泵系统中替代R410A和R22的研究工作将是一个巨大的推动。     

R32与R410A家用空调器性能对比分析

根据中国2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”的整体目标,制冷空调产业制冷剂的更替速度不断加快。R32作为R410A的一种过渡性替代制冷剂,已经逐步在家用空调系统推广使用。采用实验研究的方法,采用搭配Φ5mm蒸发器的同一家用空调系统,分别采用R32和R410A作为制冷剂,在7种不同工况下对空调系统的性能进行了测试。实验分析结果表明：R32可以在不改变空调系统结构的前提下直接替代R410A;且R32系统制冷（热）能力、能效比均高于R410A;R32系统排气温度略高于R410A,且全年能源消耗率也高于R410A。研究结果为R32在家用空调系统中的更进一步推广应用奠定了良好的基础。     

美国艾默生公司压缩机应用技术讲座 第十七讲 应用于空调系统中的R410A制冷剂

在能源消耗不断增加和全球变暖日益严重的趋势下，制冷剂对人类的生活产生着广泛的影响，因此新制冷剂对整个空调制冷行业来说是个非常重要的议题。为此在艾默生公司应用技术讲座中设立了一个制冷剂专题，将连续刊登3篇文章：1.应用于空调系统中的R410A制冷剂；2．R410A空调剂冷剂的特点；3．R410A进入几大国际市场的全球展望及艾默生环境优化技术的R410A策略。本文是有关介绍新型制冷剂专题的第一篇文章，回顾了R410A的发展史，介绍了R410A如何成为空调系统的新宠。     

R454B风冷式冷水(热泵)机组性能研究

对R454B制冷剂应用于风冷式冷水(热泵)机组循环特性进行试验研究,结果表明：R454B系统实测名义制冷/热量与R410A系统相当,实测名义制冷/热COP分别提高5.2%和3.7%;R454B系统的工作压力较R410A系统低,R454B系统的吸气压力过低保护值、压缩机排气温度过高保护值可以与R410A系统设计为一致;直接在R410A系统上使用R454B时,可以降低21%的充注量。     

制冷剂R32的循环性能实验研究

R32由于具有环境性能优越,如ODP为零、GWP值小于R410A等优点,逐渐被认识到可以用于替代R410A。本文对R410A和R32的循环性能进行实验研究,结果表明,在不同的工况下,采用2种制冷剂时系统运行的压比基本相同,COP几乎相同。与R410A系统相比,R32系统的压缩机耗功略高,制冷量高,且排气温度高。总之,R32具有良好的热物性、环境性能及循环性能,具有极大的替代R410A的潜力。     

R32制冷剂在窗式空调器上的应用

对R32窗式空调器的性能进行试验研究,调试系统配置,并与原R410A系统进行对比。试验结果表明,在额定制冷工况下,与R410A系统相比,R32系统的制冷量提高2.5%,能效比提高5.5%,系统最优充注量降低20.5%,排气温度提高9℃。同时,R32系统的最优毛细管长度比R410A系统更长。     

R32在家用空调器中的应用研究

对比R32与R410A的基本物性和热力循环性能,并在同一台家用定频热泵空调器上进行性能测试。相对于R410A,在给定工况下,R32的理论循环制冷量最大可提高15％,能效比最大提高6％,容积制冷量和容积制热量增加7％～8．9％。性能测试结果表明,R32系统的制冷剂充注量比R410A系统的减少24％,额定制冷能力和能效比比R410A系统分别提高8％和3．3％,额定制热能力和性能系数也高于R410A系统。理论热力循环分析及性能测试结果均表明,R32制冷性能相对R410A有较大幅度的提高,制热性能比R410A略高或相当,但R32系统的排气温度较高,比R410A系统高出11．5～25．7℃,恶劣工况下排气温度甚至能达到114．9℃。     

美国艾默生公司压缩机应用技术讲座——第十九讲 R410A的使用状况和进入国际市场的动态

本文是有关介绍新型制冷剂专题的系列文章之三。第一篇文章回顾了R410A的发展史，介绍了R410A如何成为空调系统的新宠。第二篇文章详细阐述了R410A的特点，并与其他制冷剂作了比较。本文将着重分析R410A在几个主要的国际市场中的现状及未来的发展趋势。     

R134a与R410A在空调工况下的性能比较

传统制冷剂R22的替代已是大势所趋.本文着重对R22的替代制冷剂R134a与R410A的传热、阻力压降特性进行实验比较研究,认为R410A在传热、阻力压降特性方面比R134a优良,作为R22的替代制冷剂,R410A应比R134a更有竞争力.     

R32替代R410A在家用空调器的试验研究

依据GB/T7725-2004规定的试验工况,分别对应用R32和R410A的空调系统进行性能测试。实验结果表明:两种制冷剂系统所运用的压比基本相同,R32系统压缩机耗功略高于R410A系统,R32的制冷量优于R410A系统,两种制冷剂系统运行的COP几乎相同。     

An experimental investigation of refrigerant mixture R32/R290 as drop-in replacement for HFC410A in household air conditioners

In the present paper, the refrigerant mixture R32/R290 (68%/32% by weight) is investigated as the drop-in replacement for R410A in household air conditioners. The GWP of it is only 22% of that of R410A. Theoretical and experimental investigations are conducted on the performance of the air conditioners working with both R32/R290 and R410A. Experimental results show that the refrigerant charge amount of R32/R290 is reduced by 30.0%–35.0%; the cooling and heating capacities are increased by 14.0%–23.7%. For further reducing charge amount and flammability, the micro-channel heat exchanger (condenser) is employed to replace the finned tube one. Compared with the R32/R290 system using finned tube heat exchanger, the R32/R290 charge amount and the power consumption are reduced by 34.1% and 0.4%, respectively; the cooling capacity and the COP are increased by 6.4% and 6.8%, respectively.     

采用制冷剂R410A的绝热毛细管特性仿真

基于能量守恒、动量守恒、质量守恒方程,建立描述绝热毛细管特性的数学模型.毛细管内制冷剂流量的模型仿真结果与实测数据的差别小于5%,说明仿真结果具有可信度.用模型研究了通过毛细管的制冷剂质量流量随毛细管的内直径、长度、冷凝温度和蒸发温度的变化关系.仿真结果可以用于指导采用R410A的空调系统的设计和实验,具有很好实际应用价值.     

变径毛细管在R410A冷暖空调器中的流量特性

为减少变径毛细管在R410A冷暖空调器应用中的匹配实验工作量,利用节流元件制冷剂流量测试台对多个结构尺寸规格的变径毛细管进行了R410A制冷剂流量测试,建立了基于阻抗计算方法的流量特性经验模型。利用该模型计算出KFR-32GW冷暖空调器所需变径毛细管的初步结构尺寸,并在该冷暖型空调器上进行精确匹配实验,确定最佳变径毛细管结构尺寸。实验结果表明:采用变径毛细管节流的空调器相对采用毛细管组件节流的空调器,制冷量减少0.3%,制冷能效比不变,制热量增加0.5%,制热能效比减少0.3%,两者的性能指标基本相同。因此变径毛细管可以代替毛细管组件应用于R410A冷暖空调器,且通过实验方法建立的变径毛细管R410A制冷剂流量特性经验模型精度较高,可以满足实际工程应用。     

翅片管换热器过冷管设计对系统性能影响研究

试验对比研究在翅片管换热器底部设置1根U形管过冷、2根并联U形管过冷、2根串联U形管过冷的过冷效果,测试数据表明用2根U形管串联进行过冷的效果最好。当把2根铜管串联用于过冷时,对R22制冷剂在B工况测试条件下,与没有过冷相比,过冷度增加了1．1℃,能效比高出0．33W／W,提高了8．25％;对R410A制冷剂在B工况测试条件下,与没有过冷相比,过冷度增加了2．0℃,能效比高出0．10W／W,提高了2．69％。     

分液冷凝器在HFC410A空调系统的替换实验研究

汽液分离式冷凝器是一种管内高效冷凝换热器,它采用了一些强化换热手段,如多管程平行流冷凝、中间排液以及优化管子数目等。这里将该分液冷凝器用于HFC410A空调系统中,并进行了性能测试。结果表明:使用分液冷凝器后,HFC410A的制冷能力仅为原系统的96.4%,EER值为原来的93.8%,该分液冷凝器无法实现替换目的。通过分析发现,HFC410A对分液冷凝器的热力性能影响较大,HFC410A在分液冷凝器的气液分离效果变差,不再维持HCFC22在分液冷凝器中表现出来的近等温冷凝过程;在相同的冷凝温度下,HFC410A系统的循环质量流量较HCFC22系统减少1.2%~9.2%时,分液冷凝器的压降提高39.1%~52.6%。     

采用R410A为制冷剂的小型风冷式冷水机组设计

以R410A为制冷剂设计的一套小型家用风冷冷水机组。标准工况下,该机组的设计制冷量和制热量分别为16.5kW和18.0kW。在系统热力计算的基础上,介绍了以R410A为制冷剂的小型家用风冷冷水机组设备选型过程,选用了制冷量和制热量分别为16.89kW和19kW的全封闭涡旋式压缩机、实际总管长144m和实际传热面积70.24m2的翅片管式换热器作风侧换热器,板间距为0.0032m、单片传热面积为0.12m2的板式换热器作水侧换热器,毛细管作节流装置等。     

A heat exchanger model for air-to-refrigerant fin-and-tube heat exchanger with arbitrary fin sheet

A new model for simulating air-to-refrigerant fin-and-tube heat exchangers, with arbitrary fin sheet which encompasses variable tube diameters, variable tube locations, variable tube pitches, internal as well as external jagged edges, variable number of tubes per bank and variable location of fin cuts, is introduced. This model is based on a segment-by-segment approach and is developed to be a general purpose and flexible simulation tool. To account for fin conduction and air propagation through the heat exchanger, it is spatially modeled on a Cartesian grid. A new methodology for air side propagation, required for arbitrary fin sheets, is introduced. The model prediction is validated against experimental data for a condenser using R410A as the working fluid. The predicted results agree within ±5% of overall heat load, and ±25% for total refrigerant pressure drop.     

Condensation heat transfer coefficients of R22, R407C, and R410A on a horizontal plain, low fin, and turbo-C tubes

In this study, condensation heat transfer coefficients (HTCs) were measured on a horizontal plain tube, low fin tube, and Turbo-C tube at the saturated vapor temperature of 39 °C for R22, R407C, and R410A with the wall subcooling of 3–8 °C. R407C, a non-azeotropic refrigerant mixture, exhibited a quite different condensation phenomenon from those of R22 and R410A and its condensation HTCs were up to 50% lower than those of R22. For R407C, as the wall subcooling increased, condensation HTCs decreased on a plain tube while they increased on both low fin and turbo-C tubes. This was due to the lessening effect of the vapor diffusion film with a rapid increase in condensation rate on enhanced tubes. On the other hand, condensation HTCs of R410A, almost an azeotrope, were similar to those of R22. For all refrigerants tested, condensation HTCs of turbo-C tube were the highest among the tubes tested showing a 3–8 times increase as compared to those of a plain tube.