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系统角度分析铜铝连接管提高空调能效比

发布时间:2020-05-26 09:36:53

空调能效标准的入门等级将从原来的5级(能效比2.6)直接提高到2级(能效比3.2),该标准将于今年3月起实施。这就意味着届时能效比达不到3.2的空调将禁止销售。所谓能效比是指在额定工况和规定条件下,空调器进行制冷运行时,制冷量与有效输入功率之比称为能效比(EER),这是一个重要的节能指标。

一、制冷系统原理分析

制冷剂在空调管路系统中的流动路线是:压缩机-四通换向阀-冷凝器-毛细管-截止阀-连接管(细)-蒸发器-连接管(粗)-截止阀-四通换向阀-储液及消声器-压缩机。空调连接管在系统中只是起到传输制冷剂的作用?答案是否定的。 
将节流前的制冷剂液体冷却到低于冷凝温度的状态,称为过冷。带有过冷的循环叫做过冷循环。由制冷剂的热力状态图可知,节流前液体的过冷度越大,则节流后的干度X就越小,循环的单位制冷量就越大。因此,使制冷剂液体过冷,对提高制冷量和制冷系数都是有利的。低温、低压的过冷制冷剂液体是通过连接管(细)输送到蒸发器的,理想的状态是过冷制冷剂只在蒸发器中沸腾吸取蒸发器附近的热量,如果连接管(细)保温效果差,必然会提高到流向蒸发器中制冷剂的温度,减少制冷剂液体过冷度,从而降低制冷量,影响能效比。 
理论上,压缩机吸气前的制冷剂气体应处于过热状态。在家用空调器中,是靠蒸发器的进一步吸热进行气体过热处理。在理想情况下运行,过热制冷剂不仅可以有效防止液击,还可以增加制冷量,提高制冷系数和单位体积制冷量,值得注意的是,吸热过热度越高,耗功也越高。吸气过热度分为有害过热和有益过热。有害过热是指在蒸发器之后吸取环境热量热产生的过热。它使制冷系数下降,冷凝热负荷增加,所以是不利的,即制冷剂蒸气在蒸发器至压缩机之间的连接管(粗)管道中吸取环境空气的热量而过热,这是蒸气所吸收的热量,不属于蒸发器中的制冷量,过热循环的制冷系数必然降低。 
蒸发温度越低,则有害过热的影响越大,如R410A的蒸发温度是-51.4℃,而R22的蒸发温度只有-40.8℃,可见连接管(粗)保温状况好与否,对新工质R410A的影响更大,由于R410A的能效比可以做到5.5以上,所以连接管(粗)的保温效果,或者说连接管的选择对R410A来说,确实比较重要。 
制冷剂蒸气在连接管(粗)吸热造成的过热,称为有害过热。为了减轻有害过热,连接管(粗)需要包裹隔热材料,由于成本所限无法完全消除,经验表明,使用全铜连接管时,这种有害过热的温升达到6℃。从这个结果看,使用全铜连接管并不是一个好的选择,而铜铝连接管无疑是一个很好的选择,使用铜铝连接管后有害温升情况应该有所缓解,不仅节省了成本,而且有利于提高能效比。  

二、铜铝连接管

管子的外壁温度高于内壁温度时,热量就会通过管壁从外壁向内壁传递,从而提高了过冷液体制冷剂(或过热气体制冷剂)的温度,当外层保温方式相同时,温度的传播速度取决于管子所用材料的导热率。从铜、铝两种材料的导热率分析可以明显看出,铜铝连接管比全铜连接管的导热率低得多,铝管的导热率是2.04W/(cm.℃)、铜管的导热率是3.83W/(cm.℃),铝管的导热能力只是铜管导热的47%,管子越长这种影响就越大。铜铝连接管外侧的交联聚乙烯管的导热率相对铜管来水更低,只有0.17W/(cm.℃)左右,交联聚乙烯不仅起到了防腐的效果,在这里实实在在的起到了隔绝温度传递的效果。

三、铜铝连接管的规格对能效比的影响 

附表是国内外空调器厂选用的铜铝连接管规格(国外铜铝连接管用于新工质R410A),从中可以看出,国外选用的材料重视管组中铝管的内径,由于选择了与铜管內径相同的铝管,使得铜铝连接管系统流量与全铜管相比几乎没有任何差异。为了符合新工质R410A15MPa设计要求,增加了铝管壁厚,在低铜价的市场行情下,国外企业这样做显然不是单从降成本角度使用铜铝连接管,深层次的考虑是利用厚壁铝管和热缩管对系统的保温效果,提高新工质R410A空调的能效比,这样做无疑是一种既省钱又提高性能的双赢方案。


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