R410A在家用空氣調節中的效用比較剖析

　　1對R410A應用在小型家用空調和熱泵上的節能性、經濟性上的研究和認識尚未全面深入，因此本文擬通過對一組R410A與R22空調器的比較分析，來對R410A空調器的制冷量和能效比、全年運行耗電量、環境性能以及生產成本做一些初步探討。

　　2R410A與R22的熱力性能比較

　　R410A的運行壓力比R22高出約60，但其單位容積制冷量則比R22高出約40;與R22相比，R410A空調器可采用較小排氣量的壓縮機，壓縮機殼體則需加厚;加厚的殼體有利于降低壓縮機運行噪聲，R410A壓縮機的運行噪聲比相應的R22壓縮機可明顯降低24dB.

　　以R22在質流密度200kg(sm2)下的蒸發器每m管長壓降為例，為了產生相同的壓降，R410A的質流密度則允許增大至280kg(sm2);由于R410A的工作壓力較高，為了產生相同的溫降，R410A的壓降需比R22高出約50，因此R410A在質流密度340kg(sm2)下由于壓力損失所產生的溫降才與R22在質流密度200kg(sm2)下時相同。R410A在相同質流密度200kg(sm2)下的蒸發傳熱系數比R22高出約55;在等同壓降下，R410A的蒸發傳熱系數則高出90，而在等同溫降下，則高出115.盡管在相同質流密度下R410A的冷凝傳熱系數僅比R22高出15，但在等同壓降和溫降下，R410A的冷凝傳熱系數則分別比R22高出35和65.因此在開發R410A空調器時，換熱器及聯接管的管徑可以更小，同時由于換熱效果得到加強，故與R22相比R410A的換熱器尺寸可以相對減少，以便節約材料，如果保持R410A換熱器尺寸不變，則可提高系統能效。

　　3R410A與R22空調的系統性能比較

　　影響家用空調的系統性能(即制冷量和運行能效)的因素很多，如制冷劑性質、壓縮機效率、換熱器型式(包括其尺寸大小、換熱面積大小、銅管及翅片型式、流程設計)、毛細管尺寸、風量、風機及電控部件耗功等等。其中，制冷劑的選用對系統的性能會產生重要的影響，空調器的各部件會根據制冷劑的不同做相應的調整，進行針對性的設計開發。為了考察R410A的節能性，在此利用家用空調設計開發軟件GenesymTM開發了4臺空調樣機，其中一臺為R22空調，另外3臺為R410A空調，該空調設計開發軟件GenesymTM已通過充分的實驗驗證，精度達到5以內。為了確保空調樣機的可比性，其中3臺空調樣機的設計制冷量為3500W，R22和R410A壓縮機本身的效率COP在額定工況下分別為306和295，兩者之差為37，實際上在相近的生產工藝和技術水平下，由于R410A運行壓力較高等原因，通常R410A壓縮機的效率會比R22壓縮機低3左右。

　　R22空調樣機R22-Optd是已通過性能成本優化的集中空調器，將其作為比較的基準，其室內機采用7mm的內螺紋管，室外機采用952mm的內螺紋管，每排管數為22，盤管高度為559mm.3臺R410A空調樣機均采用了與R22空調樣機相同的室內機，室外機均采用7mm的內螺紋管。其中R410A-Comt是一種緊湊式空調樣機，其室外機盤管每排管數為22，盤管高度為462mm，是R22-Optd盤管高度的82，因此可實現室外機的小型化;空調樣機R410A-Optd的整體尺寸大小與R22-Optd相同，室外機盤管每排管數為26，盤管高度為546mm，與R22-Optd的盤管高度相近;R410A-High為一種高效的R410A空調器，其室外機盤管高度是R22-Optd的120.對3臺R410A空調器的室外機盤管流程型式進行了針對性的改進優化，這4臺空調樣機的換熱器規格參數如所示。

　　4結論

　　R410A作為一種可以長期替代R22的綠色環保制冷劑，它不消耗臭氧層，而且有著優良的熱傳遞與流動特性。為了考查R410A對空調器各類性能包括其系統性能如制冷量和能效比、全年運行耗電量、環境性能以及生產成本的影響，本文開發了4臺具有可比性的R22與R410A分體式家用空調樣機并進行比較研究。其中1臺為經過成本性能優化的R22空調樣機，另外3臺為R410A空調樣機，其中1臺優化的R410A空調樣機的整機尺寸大小與R22空調樣機相同，1臺R410A空調樣機為小型緊湊式的機型，另外1臺則為高效的R410A空調樣機。為了確保空調樣機的可比性，采用了相同的經過優化設計的室內機或蒸發器盤管，分別選用了具有典型代表性的R22與R410A壓縮機，室外機或冷凝器盤管針對各自的制冷劑特性進行過優化設計。通過對4臺R22與R410A空調樣機進行比較分析，可以得出以下結論：1)由于與R22相比，R410A有著顯著優勢的流動特性，并且運行壓力和單位容積制冷量都比較高，管內制冷劑的壓降及壓力損失對性能的影響較小，因此換熱器銅管可以采用更小的管徑，有助于節約原材料，減小換熱器尺寸。壓縮機可采用較小的排氣量以及加厚的殼體，加厚的殼體則有利于降低壓縮機運行噪聲。2)與R22相比，R410A的傳熱系數高，具有優良的熱傳遞和流動特性，有利于提高空調的運行效率。在4臺空調樣機中，整機尺寸大小相同的R410A空調比R22空調的能效比高出約3，高效的R410A空調比R22空調的能效比可高出約12.此外通過對系統性能的分析，發現R410A空調隨著室外環境溫度的下降，節能效果更加明顯，因此當R410A應用在家用熱泵式空調中，在能效方面的優勢將更加突出。