采用微通道换热器的热泵型空调器性能研究

雷华翘

摘 要：我国经济发展速度不断提升，人民群众也在相继提升生活质量水平，在此情况下，不断的增加对于空调器的需求量，所以近些年来，研究家用空调器的能效水平，属于社会焦点。本文予以自行研制的微通道换热器的热泵型空调器展开分析，进行实测以后显示，采取微通道换热器能够将热泵型空调器的制冷、制热能效双重提升。

关键词：微通道换热器;热泵型;空调器;性能

微通道换热器是紧凑式高效换热器，能够采取微通道强化相变传热特性，对于管内制冷剂对流换热进行强化，将换热器的耐压能力增强。微通道换热器早已被广泛的运用到了汽车空调上，同时在家用空调单冷机上用作冷凝器，都产生显著的技术优势。本文建立在自行研制的运用微通道换热器的3hp落地式分体热泵型空调器基础上，展开实验研究分析，探究微通道换热器在将空调器节能减排性能方面上产生的功效。

1 实验样机及测定结果

采取3 hp落地式分体热泵型空调器，作为本次实验的实验样机，不对原型机的尺寸、结构改变的基础上，运用新研制的微通道换热器。在设计换热器的方案过程中，展开相应调整，但换热面积跟原始样机相比明显更小些。比如，室内机换热器的翘片管式迎风面积是730×400mm2，微通道换热器的迎风面积是665×424mm2，室外机换热器的翘片管式迎风面积是810×609mm2，微通道换热器的迎风面积是745×633mm2;室内机换热器的翘片管式换热面积是9.62m2，室内机换热器的微通道换热器的换热面积是7.75m2，室外机换热器的翘片管式换热面积是29.34m2，室外机换热器的微通道换热器的换热面积是16.53m2。

将原始样机的换热器，采取微通道换热器取代，进行组装两台热泵型空调器，落实检测样机的操作。样机配置就是，样机A，室内机、室外机都应用到了微通道换热器。相较于原始样机而言，室内机、室外机换热器面积分别具有19%、44%的减少幅度，换热器的制作材料为全铝材料，降低39%的总材料消耗量;样机B，室内机、室外机分别采取原型机换热器、微通道换热器。未改变室内机换热器面积，室外机换热器具有44%的减少面积，降低耗材33%，室外机换热器全铝制作。 样机调试过程中，按照实际情况，合理的调整毛细管以及制冷剂充注量。相较于原始样机而言，样机A制冷EER、制热COP分别是减小10%、提升3%;样机B制冷EER、制热COP分别减小1.9%、提升10%。样机A降低制冷剂充注量20%的幅度，样机B为30%的降低幅度。

2 计算条件和方法分析

2.1计算条件

设置两台样机的室内机、室外机换热器跟原型机具有相同的换热面积值，理论计算的条件主要就是：计算的微通道换热器样机的换热面积、迎风面积，相等于原型机;不改变总传热系数以及空调器测试工况，同时室内机、室外机空气侧风量不变;蒸发器过热度、冷凝器过冷度，一致于相同工况下测试样机的值。国家标准提出了，热泵型空调器的热泵额定（高温）制热量，需要在其额定制冷量以上，额定制冷量在7.1kW之內的分体式热泵空调器，热泵额定（高温）制热量需要在额定制冷量的1.1倍以上为宜。

2.2计算方法

在进行计算样机的总传热系数的方面上，整理两个样机处于制冷、热泵工况中所测到的数据参数，即室内机、室外机的空气干湿球温度、蒸发温度或冷凝温度、制冷量等。按照两个样机空气进出口温度和冷凝温度等检测值，计算获取对数平均温差。依据假设的蒸发温度、冷凝温度，通过测试样机的压缩机特性数据表，能够获取压缩机的制冷剂流量、输入功率。确保蒸发器过热度、冷凝器过冷度，一致于样机的检测值。通过蒸发温度、过热度，对于压缩机进口状态点加以明确以后，采取相应的NIST物性软件，计算各点的焓值。再通过计算样机的制冷量截，总传热系数、换热面积，进行计算样机的对数平均温差。按照计算结果，得到制冷量、压缩功率。

对于风机功耗进行计算，总功耗就是风机功耗加上压缩机功耗。按照测试样机的全功耗，以及采取压缩机的性能曲线，最终得到压缩机功耗、测试样机的风机功耗。其中，风机功耗涵盖了室内机风机功耗、室外机风机功耗两部分构成。检测期间，并未予以风机的功耗直接的检测，因此不可以良好的区分开室内机、室外机的风机功耗，理论计算期间未对室内机、室外机风机的功耗分析。在计算风机功耗中，涉及到了铝带管、翅片的通风阻力、过滤网风栅阻力以及余量。理论计算过程中，不改变室外机、室内机的风机流量，因此局部阻力损失（格栅、出口风压等）无改变情况。

2.3计算结果

样机、原型机的计算结果情况统计为：原型机A制冷量是7266.1W，制冷功率是2681.2W，EER为2.71，COP为2.89，制热量是8225.1W，制热功率是2846.1W;样机A制冷量是8261.47W，制冷功率是2370W，EER为3.48，COP为3.64，制热量是8712.8W，制热功率是2393W。原型机2制冷量是7480.7W，制冷功率是2791W，EER为2.68，COP为2.68，制热量是8439.7W，制热功率是3149W;样机B制冷量是8886W，制冷功率是2690W，EER为3.30，COP为3.25，制热量是8837.1W，制热功率是2657.5W。

观察基于不同的毛细管尺寸、制冷剂充注量的状态中，原型机A、原型机B的检测数据结果显示，样机A室内机换热器、室外机换热器都是微通道换热器，换热面积相同于原型机的条件状态中，采取微通道换热器，明显的提升热泵型空调器制冷EER，超过28%（28.41%），提升制热GOP超过25%（25.95%）。样机B室内机换热器、室外机换热器分别是翅片管式换热器、微通道换热器，换热面积一致于原型机状态中，运用微通道换热器，明显提升热泵型空调器的制冷EER、制热COP分别超过23%（23.25%）、21%（21.26%）。微通道换热器的结构形成通常是多孔微通道扁管、波纹百叶窗翅片，减小管道当量直径，强化管内换热。而且微通道换热器的结构形式将空气侧流动阻力以及风扇功率明显削弱。所以，具有一定的换热面积基础上，实施微通道换热器，促使将热泵型空调器的制冷EER、制热COP能力有效的增强。

结语：

综上所述，在确保不改变能效水平的基础上，微通道换热器相较于翅片管式换热器而言，可以将换热面积进一步的降低，同时减少材料的消耗，降低应用制冷剂充注量。在不改变换热面积基础上，微通道换热器一方面削弱材料消耗，降低应用制冷剂充注量，另一方面可以促使提升热泵型空调器的制冷EER、制热COP超过20%的水平。另外，在热泵型空调器上面运用微通道换热器，优越性包括了减少材料消耗量、降低充注量、将能效水平增强等。所以，微通道换热器在热泵型空调器应用，产生的优越性更加显著，可推广实践。

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