R290家用空调产业化关键技术问题分析

本文综述国内外家用空调制冷剂替代发展趋势,分析R290在家用空调替代制冷剂的优势,阐述R290空调产业化在产品设计方面、制造方面和安装维修及用户使用方面的关键问题,并提出解决这些关键问题的思路和方法,为R290家用空调产业化提供参考.     

R290灌注式替代R22空调整机性能研究

R290具有优良的环保性和热力学特性,是替代空调R22的潜在工质之一。采用R290对R22空调系统进行灌注式替代,优化并测试毛细管长度、室外温度以及工质充灌量对系统性能的影响,同时分析了换热器内R290沿程质量的分布。研究结果表明,系统充灌R290后制冷能力持平(99%),而性能系数提高了10%～15%。     

分体式房间空调器R290和R1270替代R22实验研究

现今空调器中广泛使用的R22因环保问题而遭淘汰,HFCs(氢氟碳化物)会加剧温室效应,亟需寻求更为合适的制冷剂,HCs(碳氢)初见端倪.采用空气焓值法,在R22分体式房间空调器中充注R290和R1270,进行性能实验研究.结果表明,标准工况下,用R290直接灌注式替代R22时,系统制冷量降低5.0％,EER升高10.3％,而换用排量大20％的压缩机能提高制冷量8.9％,而EER降低8.5％,但性能较原R22系统要好;R1270系统性能要优于R290系统.结果还表明,随着室外温度降低,碳氢系统制冷量和EER的增加速率和增幅均大于原R22系统,且室外温度低时碳氢系统性能更优,有利于节能.研究结果表明,HCs适合在空调器中替代R22,具有广阔的应用前景.     

R290和R32单级干湿压缩循环及回热循环特性分析

采用理论热力循环计算的方法,对比R290,R32,R22和R410A四种制冷剂的单级干压缩与湿压缩循环以及回热循环特性。分析结果表明：吸气过热度增加时,4种制冷剂的排气温度均升高,R290的能力和能效比相应增加,但R32的降低;吸气干度减小时,4种制冷剂的排气温度均近似呈线性下降;吸气饱和时,R32,R22和R410A的能力接近最佳;单级压缩回热循环仅对R290有实用意义。     

R290空气源热泵热水器的试验研究与对比

为了研究R290和R22在空气源热泵热水器上的性能,试验样机采用一套同轴式套管换热器（与某空调室外机组相匹配连接）和1个电子膨胀阀（安装在2个换热器之间）,根据国标GB/T23137—2008测试R290和R22在该样机上一次性加热热水的各种性能。试验结果表明,R290的充注量仅为R22的42%~46%;在各种试验条件下,R290的能效比不低于R22的,压缩比低且排气温度更低;R290压缩机排量需要比R22系统提高15.4%。     

制冷剂R290的国内研究进展

对国内制冷剂R290作为R22替代工质的研究进展进行回顾,首先从热力学特性角度说明R290替代R22的可行性,并对R290在家用空调器等方面替代R22的理论分析和试验研究方面的进展进行陈述,进而对R290在复叠式制冷循环以及自行复叠制冷循环中的理论和试验研究进行论述。指出虽然R290在国内还未得到推广使用,但用来替代R22具有一定的可行性。     

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。     

R32和R22过热度对转子式压缩机制冷系统影响的对比

利用变频滚动转子式压缩机制冷循环实验台,研究了R32和R22制冷系统过热度对系统性能的影响。定量分析了R32制冷系统在过热状态下的一些规律,并且通过对比工况1#下R32和R22的系统参数,分析了R32优于R22的原因,研究了R32商用空调最佳过热度的调节范围。结果表明:R32制冷系统各项参数变化趋势与R22基本一致,R32制冷系统具有较好的制冷效果;在工况1#下,相比R22制冷系统,R32系统的制冷量提高约为42%,COP提高6.8%,系统压比增加7%左右,系统性能更稳定;在空调工况下,R32系统过热度控制在4℃以内,具有较好的节能效果。     

低温室效应HCFCs替代物性能分析

在阐述目前国内外HCFCs替代形势的基础上,对热泵空调及冷冻冷藏系统典型HCFCs制冷剂R22和其传统替代制冷剂(R410A,R407C,R404A,R507A),以及低温室效应R22替代物(R161,R290,RTJU4,R32,R717及R1234yf)的热力性能、循环性能及其可燃特性进行对比与分析.结果表明,R161,R290,RTJU4,R717,R32不仅具有零ODP较低GWP值的优势,其热力学及传热学特性也优于传统的HCFCs替代物,其中部分工质在一定的应用条件下具有较好的循环性能.R32,R1234yf和RTJU4的可燃性较小;RTJU4在系统循环性能上具有较明显的优势;R717具有较好热力学、传热学和循环特性,经进一步的系统和部件改进也具有较强的替代潜力.     

R290空调器系统混空气实验研究

利用实验研究R290空调系统混合空气后运行参数的变化。研究结果表明,R290空调系统混入空气后,其运行压力及运行电流增大,其中,电流及高压压力与混入空气的质量呈近似正比关系变化。小充注量系统的运行压力对混入空气更敏感。另外,空调器安装及运行过程中,即使在异常情况下,可进入空凋系统内部的空气量也是有限的,系统内R290的浓度远高于其爆炸极限的上限,系统内部温度低于R290的引燃温度,系统运行安全。     

在家用／商用空调中用R32替代R22的探索

在R22的替代工作进入实质性阶段,但国内外成熟替代品又尚不明朗之际,本文在分析国内外R22替代物的现状、存在的问题以及国际上对环保工质要求的新趋向的前提下,探索提出在家用／商用空凋中使用R32替代R22的设想,并从其热物理性质、环保特性、安全性、热工性能、市场可获得性等几个方面,与现有的R22替代物R410A,R290和R1234yf等进行比较,认为R32是一种兼顾减排、安全、节能和市场诸方面要求的、很有前景的R22替代制冷剂。     

制冷剂R32的性能及其在空调机上的应用研究

介绍R32、R22和R410A三种制冷剂的物理性质和热力学性能,从理论分析方面,分析R32替代R22和R410A的可行性,同时,通过在水冷单元式空调机组分别采用三种制冷剂进行实验对比测试,研究这三种制冷剂在空调制冷系统中实际应用的性能对比,从而从实际应用方面,分析R32替代R22和R410A的可行性。     

R32替代R22制冷系统的分析

为从能量＂质＂的方面揭示R32替代R22的合理性,分别对使用R22和R32作制冷剂的制冷系统,在ARI 520标准的空调工况下进行分析,首先对整个循环系统进行分析,得到系统的效率和冷量,然后分析制冷循环各环节损失的原因,给出各环节的效率、损失和损失系数的计算表达式,并进行计算和比较。分析表明,R32的制冷系统更有利于能量的充分利用,而且主要是压缩环节损失明显减少,说明R32替代R22的可行性。     

R1270在制冷系统中的应用研究

随着全球环境问题的加剧以及R22制冷剂淘汰进程的加快,世界各国对碳氢化合物制冷剂,尤其是R1270和R290非常关注。碳氢化合物已经在冰箱、空调系统和小型热泵空调中得到初步应用,在应用过程中需要注意的问题为安全性和性能水平。本文主要介绍R1270的在制冷系统中的应用研究现状,并将R1270和R290制冷剂进行对比,分析R1270今后的一些研究方向,建议下一步应对R1270进行更多更全面的试验性研究,并对R1270压缩机、换热器及节流机构进行研究,针对其可燃性问题,今后应对如何减少R1270制冷剂充注量,防止其泄漏以及R1270与阻燃剂的混合物的安全性能进行深入研究。     

R290在小型空调器中替代R22的优势与问题及其解决措施

讨论R290在小型空调器中替代R22的优势,分析R290在小型空调器中替代R22时存在的安全问题,指出基于R290本身的热物理特性,通过采取一系列措施是可以克服R290小型空调器的安全问题;同时指出相对于其他碳氢化合物的光雾反应活性及其他产生源,R290在小型空调器中替代R22所需的量及其产生的光雾反应是很微小的。     

日本制冷剂向R32过渡

尽管在全球范围内,对下一代替代制冷剂的走向尚不明确,但是在日本,R32将成为下一代替代制冷剂的势头却越来越强劲.此前,关于R32微可燃性和仍具有较低GWP（全球变暖潜能值）的争论在日本空调厂商中持续了很长一段时间,但最终,这些企业似乎达成了一致——将R32制冷剂用在房间空调中.尽管目前尚未发现或开发出理想的替代制冷剂,但日本厂商已经根据安全性、能效和性价比等因素将R32作为下一代制冷剂的候选.     

2020年全球R32空调市场概览

回顾202U年全球空调市场,可以看出市场对制冷剂的选择向轻度易燃(A2L)制冷剂R32的趋势正在加强。与2019年相比,尽管受到“新冠”疫情的影响,2020年全球住宅和商业领域的空调市场下降了近10%,然而R32空调的市场需求量却增加了约10%。在越来越多国家和地区,R32空调占分体式房间空调器(Room Air-Conditon,以下简称RAC)市场的大部分。     

R290空调器的优化设计原则

在分析比较R290、R22、R410A三种工质热力性能的基础上,对采用R290工质的空调器提出了优化设计原则。优化设计原则主要针对压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置四大部件:R290空调器的压缩机应增加排量;R290空调器的冷凝器可采用小管径换热器;R290空调器的蒸发器可采用小管径换热器;R290空调器的毛细管应比R22空调器的长约39%,比R410A空调器的短约44%。在提出R290空调器优化设计原则的同时,本文对保证R290空调器安全性提出了建议。     

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℃。     

R290家用空调器的可靠性设计

通过对比R290和R22的热物性,指出R290是一种理想的替代制冷剂,但是存在易燃易爆的安全隐患。基于R290的可燃性,论述家用空调器采用R290作为制冷剂的可靠性方案设计与控制方式。