孟　濤　上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院

一種新型碳?xì)淅涿皆诩矣每照{(diào)中應(yīng)用的制冷效率研究

孟濤上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院

本文旨在研究一種新型碳?xì)淅涿皆谔娲矣每照{(diào)的R22制冷劑的節(jié)能效果分析。新型制冷劑RF以R290和R600a為主要成分，是環(huán)境友好型的制冷劑，具有較高的制冷效率。本實(shí)驗(yàn)采用了R22充注量為2150g的家用空調(diào)為測試設(shè)備。期間，對該設(shè)備加注了不同質(zhì)量的RF制冷劑并測試其在不同工況下COP值。結(jié)果表明，新型碳?xì)淅涿絉F在夏季工況下使空調(diào)COP值提高約10%，制冷劑的質(zhì)量減少約60%。

碳?xì)淅涿?；家用空調(diào)；制冷效率

傳統(tǒng)的氟利昂冷媒由于其優(yōu)良的熱力學(xué)性能得到了廣泛的應(yīng)用，R22是目前中國實(shí)用最為廣泛的家用空調(diào)制冷劑之一。由于HCFCs類冷媒會與臭氧層發(fā)生反應(yīng)進(jìn)而引發(fā)臭氧空洞，而隨著人們對氟利昂破壞臭氧層機(jī)理的認(rèn)知和人們對節(jié)能與環(huán)保事業(yè)的關(guān)注度不斷提高，采用碳?xì)淅涿絹砣〈阂殉蔀橐豁?xiàng)重要議題。而碳?xì)涔べ|(zhì)由于其ODP（臭氧層破壞潛能值）為零、GWP幾乎為零等優(yōu)勢成為研究的熱點(diǎn)。國內(nèi)眾多學(xué)者已對R290、R1280等碳?xì)淅涿皆诩矣每照{(diào)、商業(yè)冷柜和汽車空調(diào)中進(jìn)行了研究［1-3］，并探討了其節(jié)能性能。研究表明，碳?xì)淅涿骄哂辛己玫臒崃π阅芎凸?jié)能潛力。

在歐洲部門國家（例如德國），R290和R1270等碳?xì)淅涿揭殉晒Φ膽?yīng)用于家用冰箱中，并取得了令人滿意的節(jié)能效果［4］。本研究采用一種新型碳?xì)淅涿剑ㄒ韵潞喎Q為RF）作為研究對象，RF制冷劑由R290和R600a兩種制冷劑混合而成。在R22分體式空調(diào)中分別充注R22和RF制冷劑，在夏季工況和冬季工況下分別改變制冷劑充注量和室外環(huán)境溫度，進(jìn)行對比研究RF制冷劑的節(jié)能潛力。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)方案

選用廣東美的制冷設(shè)備有限公司生產(chǎn)的家用空調(diào)KFR-50GW/DY-IA（R3）為實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，該空調(diào)原設(shè)計(jì)制冷劑為R22，規(guī)格參數(shù)如表1所示。

根據(jù)《GB/T7725-2004房間空氣調(diào)節(jié)器》要求，在焓差實(shí)驗(yàn)室中將該空調(diào)器的室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)對應(yīng)布置在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)房間內(nèi)，改變制冷劑的種類、充注量、及室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)所處工況條件，對分體式空調(diào)器的能效比進(jìn)行測試。試驗(yàn)房間內(nèi)設(shè)有空氣再處理機(jī)組，以保證空調(diào)器的回風(fēng)參數(shù)在規(guī)定的干球、濕球溫度范圍內(nèi)。

1.2實(shí)驗(yàn)步驟

（1）按額定充注量（2 150 g）充注R22，保證室內(nèi)干/濕球溫度為27/19℃，改變室外側(cè)環(huán)境參數(shù)，分別測試空調(diào)器在夏季各個(gè)工況下的制冷系數(shù)（EER）及制冷量；

（2）同臺空調(diào)器對R22進(jìn)行放空并抽真空，重新充注制冷劑RF。將空調(diào)器的制冷劑RF的充注量按1%的梯度值從40%增加到50%，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟1。得到夏季工況下充注不同量的制冷劑RF時(shí)的制冷系數(shù)（EER），由此確定RF的最佳充注量；

（3）按照實(shí)驗(yàn)步驟2確定的最佳RF制冷劑充注量，保持室內(nèi)側(cè)環(huán)境條件處于冬季標(biāo)準(zhǔn)工況下，改變室外側(cè)環(huán)境參數(shù)，測試空調(diào)器在冬季各個(gè)工況下的制熱系數(shù)（COP）及制熱量；

表1　測試用空調(diào)型號規(guī)格表

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1夏季工況

在夏季工況下，R22與不同充注量的RF在標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷系數(shù)、制冷量分別如圖1、圖2所示。由圖1可以看出，碳?xì)湎到y(tǒng)的制冷系數(shù)隨著RF制冷劑充注量呈現(xiàn)先增后降的變化趨勢，在RF充注量為40%時(shí)COP值最高（為3.55），當(dāng)RF充注量大于44.5%后與R22的COP值相當(dāng)。RF系統(tǒng)的COP值較高主要是由于RF制冷劑的熱物理性質(zhì)和由于充注量減少導(dǎo)致空調(diào)蒸發(fā)器、冷凝器的相對面積較大。

由圖2可以看出，充注RF制冷劑空調(diào)系統(tǒng)的制冷量大致呈現(xiàn)先增后降的趨勢，且制冷量均小于R22系統(tǒng)，在RF充注量為40%時(shí)為最大制冷量約為R22系統(tǒng)的88%。RF系統(tǒng)的制冷量較小的主要原因是不同制冷劑單位容積制冷量的不同。由于RF制冷劑的主要成分是R290，而R290的單位容積制冷量約為R22的85%，故與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。

R22系統(tǒng)與不同充注量的RF系統(tǒng)在不同室外工況下的制冷系數(shù)如圖3所示。由圖3可知，在不同的室外工況下，RF系統(tǒng)和R22系統(tǒng)COP均隨著室外溫度的增加而減小，且多數(shù)RF系統(tǒng)的COP值均高于R22系統(tǒng)。與此同時(shí)，當(dāng)RF制冷劑的充注比例為40%的時(shí)候制冷系數(shù)最高且在室外溫度提高時(shí)優(yōu)勢更為明顯。由于圖4中數(shù)據(jù)較多，將RF充注量為40%與R22系統(tǒng)在不同工況下的COP值單獨(dú)列出如圖4所示。圖4可以清楚的看到，在不同的室外溫度下RF系統(tǒng)的COP均較R22 系統(tǒng)高約為6.7%～13.5%。碳?xì)湎到y(tǒng)COP和制冷量隨充注量相同的變化趨勢說明，系統(tǒng)存在最佳制冷劑充注量，此時(shí)系統(tǒng)的性能最佳。結(jié)合以上數(shù)據(jù)，故本空調(diào)器的在夏季工況下的最佳RF充注量是原R22制冷劑充注量的40%。碳?xì)淅涿揭兹家妆陌踩L(fēng)險(xiǎn)主要是由于充注量較大，如采用RF制冷劑可有效的降低約60%的充注量，并在采取相應(yīng)的密封、預(yù)警的手段后將安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。

2.2冬季工況

將夏季工況下確定的最佳充注量，保持室內(nèi)側(cè)環(huán)境條件處于冬季標(biāo)準(zhǔn)工況下，改變室外側(cè)環(huán)境參數(shù)，空調(diào)器在冬季各個(gè)工況下的制熱系數(shù)（COP）及制熱量如圖5、圖6所示。

圖1　R22與不同充注量的RF在標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷系數(shù)

圖2　R22與不同充注量的RF在標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量

圖3　R22與不同充注量的RF在不同室外工況下的制冷系數(shù)

由圖6可看出，RF系統(tǒng)的COP值隨著室外溫度的增加而增加，而R22系統(tǒng)隨著室外溫度的變化COP值變化不大，基本保持穩(wěn)定。在溫度較低時(shí)RF系統(tǒng)的COP值較R22系統(tǒng)低，隨著溫度的升高RF系統(tǒng)的COP大于R22系統(tǒng)。由圖6可知，當(dāng)室外溫度在4～9℃內(nèi)變化時(shí)，RF系統(tǒng)與R22系統(tǒng)的制冷量均隨著室外溫度的增加而增加，RF系統(tǒng)的制冷量均較R22 系統(tǒng)低約為18.1%～39.1%。

圖4　R22與40%充注量的RF系統(tǒng)在不同工況下的制冷系數(shù)

圖5　R22與最佳充注量的RF在不同室外工況下的制熱系數(shù)

3　結(jié)論

在R22分體式空調(diào)器中分別充注R22與RF制冷劑，通過實(shí)驗(yàn)分析得出以下結(jié)論：

（1）在夏季標(biāo)準(zhǔn)工況下，不同RF充注量系統(tǒng)的制冷效率較R22系統(tǒng)呈現(xiàn)先高后低的趨勢，在RF充注量為40%時(shí)制冷效率最高（COP為3.55，較R22系統(tǒng)提高了約10.6%）；不同RF充注量系統(tǒng)的制冷量較R22系統(tǒng)均有所降低，在RF充注量為40%時(shí)制冷量為R22系統(tǒng)的88.6%。

圖6　R22與最佳充注量的RF在不同室外工況下的制熱系數(shù)

（2）在夏季變室外溫度工況下，多數(shù)的RF系統(tǒng)的COP值均高于R22系統(tǒng)，且當(dāng)RF充注量為40%時(shí)系統(tǒng)制冷效率最高（在不同的室外溫度下RF系統(tǒng)的COP均較R22 系統(tǒng)高約為6.7%～13.5%）。RF制冷劑在夏季工況下的最佳充注比例為原R22制冷劑的40%，其可提高空調(diào)系統(tǒng)的制冷效率，從而有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

（3）在冬季工況下，RF制冷劑的制熱效率和制熱量均小于R22系統(tǒng)，僅在室外溫度較高時(shí)制熱效率率高于R22系統(tǒng)，即RF制冷劑在冬季工況下無節(jié)能優(yōu)勢。

1. 楊林德, 吳建華, and 候杰, 分體式房間空調(diào)器 R290 和 R1270 替代 R22實(shí)驗(yàn)研究. 制冷學(xué)報(bào), 2013（2）: p. 9-14.

2. 王玄坤, 錢文波, and 晏剛, 碳?xì)浠衔锛捌浠旌衔飸?yīng)用于小型商業(yè)冷柜的實(shí)驗(yàn)研究. 制冷技術(shù), 2015（1）: p. 29-35.

3. 張守信, 張明杰, and 付裕, R290 作為家用空調(diào)制冷劑的研究. 日用電器, 2010（1）: p. 41-46.

4. 李連生, 制冷劑替代技術(shù)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢. 制冷學(xué)報(bào), 2011. 32（6）: p. 53-58.

德國漢堡建成全球首座藻類發(fā)電建筑

據(jù)報(bào)道，德國漢堡建成世界上第一座藻類發(fā)電建筑。該建筑由西班牙工程公司Arup設(shè)計(jì)，正面的鑲嵌玻璃裝有生物反應(yīng)器，內(nèi)有微藻類。這些藻類能產(chǎn)生生物量和熱量，是一種可再生能源。此外，這一系統(tǒng)還能為整座建筑隔熱保溫，隔離噪音。

目前，這座建筑的西南面和東南面已安裝2.5 m×0.7 m生物反應(yīng)器129臺，這些反應(yīng)器由能量管理中心控制。能量管理中心負(fù)責(zé)收集太陽的熱量而后存儲起來，用于產(chǎn)生熱水。

Arup公司設(shè)計(jì)的這座建筑正面——可利用陽光發(fā)電——可施以納米粒子涂層，用于中和空氣中的污染物和捕獲二氧化碳。巨大的有機(jī)LED等元件允許建筑的所有表面在夜間提供照明，打造一種全新的街道照明方式。

（南德意志報(bào)）

蘇格蘭政府大力支持水源熱泵項(xiàng)目發(fā)展集中供熱

最近，蘇格蘭政府貸款175萬英鎊（大約合1615.18萬人民幣元），以幫助設(shè)得蘭群島、克萊德班克市和格拉斯哥市從河流和海水中提取熱量的水源熱泵項(xiàng)目順利開工建造。

據(jù)蘇格蘭能源部長費(fèi)格斯·尤因介紹，這筆貸款主要用于克萊德河流域使用水源熱泵發(fā)展集中供熱網(wǎng)絡(luò)、支持集中供熱的發(fā)展和采用更廣泛的低碳技術(shù)，以幫助蘇格蘭擴(kuò)大低碳領(lǐng)域開發(fā)。據(jù)估計(jì)，熱能占蘇格蘭總能源使用的一半以上，將產(chǎn)生近50%的溫室氣體排放，因此必須采取行動以降低排放。

（李忠東 譯）

Refrigeration Efficiency Research of Hyd rocarbon Refrigerant App lied in Househo ld Air Conditioners

Meng TaoShanghai Quality Supervision and Inspection Technology Research Institute

The article tried to research and develop new type hyd rocarbon refrigerant to rep lace R22 app lied in household air conditioners. It analyzes refrigerant energy saving effect. Main component of new type refrigerant are R290 and R600a， which is a environment-friend ly refrigerant. The experimental facility is a conventiona l 2150 gram R22 househo ld air conditioner. The author m easures COP in different working conditions by changing refrigerant quantity. The results show that COP o f new type hydrocarbon refrigerant im proves by 10% in summer working condition， whose refrigerant quantity is reduced by 60%.

Hydrocarbon Refrigerant， Household Air Conditioners， Refrigeration Efficiency

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.09.008

孟濤：（1988-），男，碩士。