摘要：本文将微通道换热器应用于家用空调系统中，通过定制迎风投影面积相同的微通道冷凝器替换1HP原型机上的管翅式冷凝器，并于焓差实验室进行实验研究。在标准工况下分别对两个系统进行制冷剂充注量匹配及毛细管长度匹配实验。通过对比，新系统较原系统能节省24.6%的制冷剂充注量。新系统在最佳匹配下制冷量比原型机系统低0.55%，耗功比原型机系统低4.13%，系统COP比原型机系统高3.74。
关键词：微通道换热器；家用空调；系统匹配；实验研究
1前言
随着国家的经济发展，资源短缺以及环境的污染使得国家对节能环保的要求越来越严格，对于高耗能行业及高耗能设备都采取措施提高效率减小能耗。空调行业作为高耗能行业之一，我国为全球最大的空调制造输出国，年产量占到70%以上，尤其是广东地区，空调行业在珠三角地区作为支柱产业，年产量占全国50%以上。家用空调主要由四大部件组成，冷凝器做为四大部件之一对空调能效比有着重要的影响。如今市面上的家用空调蒸发器及冷凝器几乎都是常规铜管翅片式换热器，而微通道换热器主要用于汽车空调中，其具有高效、紧凑、单位体积小等优点，空调厂商也都正在加快步伐研究将微通道换热器应用于家用空调系统中，已提高空调能效比。本文主要研究将微通道换热器应用于家用空调系统的匹配，在标准工况下对其进行毛细管及充注量匹配试验，研究其空调系统运行性能。
2试验件及试验装置
2.1换热器试验件介绍
本实验的微通道换热器为铝制材料，由集箱、微通道扁管和百叶窗式翅片组成，结构如图1所示。实验所用为格力1HP家用壁挂式空调，制冷剂为R134a，根据原管翅式冷凝器尺寸，定制了迎风投影面积相同的微通道冷凝器，冷凝器分为4个流程，两个冷凝器参数对比如表1所示。
2.2 试验装置及条件
本文实验均在5HP标准焓差实验室完成，系统简图如图2所示。实验室分为室内室和室外室，主要包括空气处理机组、温度传感器、压力传感器、风量测量装置等，提供恒温恒湿的测试环境。系统制冷剂充注量与毛细管匹配试验工况条件为GB/T 7725-2004规定的标准制冷工况（室内干湿球温度为27/19℃，室外干湿球温度为35/24℃）下进行。
2.3试验过程
实验在安装好选定的毛细管长度后，通过电子秤将一定量的制冷剂充到空调系统中进行试验，完成一个制冷量工况后改变制冷剂的充注量重复试验，完成一组变制冷量工况后改变毛细管长度重复实验，直到找出最大COP值，认为系统为最佳匹配，此时的毛细管长度及充注量为系统最佳匹配值。
3实验结果与分析
图3和图4分别为原型机系统和微通道冷凝器系统制冷量和功耗随着制冷剂充注量和毛细管长度变化的规律图。由图3和图4可知，在标准工况下，两个系统的功耗都随着制冷剂充注量的增加而增加，随着毛细管长度增长而增大。但在微通道系统中，在制冷剂充注量较低时，毛细管的变化对功耗的影响不明显。两个系统的制冷量均随着制冷剂充注量的增加而呈先增加后减少的变化规律，从而出现了最大制冷量的充注量。原型机的制冷量随着毛细管的增长而增大，而微通道系统在低制冷剂充注量时毛细管增长时制冷量变化不大。
图5 原型机系统COP匹配变化规律图6微通道系统COP匹配变化规律
图5和图6分别为原型机系统和微通道系统的COP随着制冷剂充注量及毛细管长度变化的规律图。由图可知，在标准工况下，原型机系统在制冷剂充注量为610g，毛细管长为900mm时系统COP达到了最大值3.26，而微通道系统在制冷剂充注量为460g，毛细管长为700mm时系统COP达到最大值3.39，按照匹配原则，即原型机系统和微通道系统的制冷剂充注量和毛细管长度的最佳匹配值分别为610g/900mm和490g/700mm。由图5及图6也能看出在最佳匹配下微通道系统的制冷剂充注量比原型机减少了24.6%，这主要是由于相同的迎风投影面积下，微通道管的管内体积小，且更为紧凑，换热更为高效。
图7为原型机系统和微通道系统在最佳系统匹配下的制冷量、耗功以及COP的对比图。由图中可以看出原型机系统的制冷量比微通道系统的高0.55%，耗功高4.13%，系统COP则微通道系统比原型机系统高出3.74%，这说明微通道系统的性能优于原型机系统。
4结论
本文通过焓差实验室，在标准工况下对两个家用空调系统进行系统匹配与性能对比实验，得到以下结论：
（1）相同迎风投影面积下，微通道冷凝器直接替换原系统管翅式冷凝器，在不改变其他系统部件情况下，新系统较原系统能节约24.6%的制冷剂充注量。
（2）原型机系统与微通道系统的最佳制冷剂充注量分别为610g和490g，最佳毛细管长度分别为900mm和700mm。
（3）微通道系统在最佳匹配下，制冷量比原型机系统低0.55%，耗功比原型机系统低4.13%，系统COP比原型机系统高3.74，整体性能优于原型机系统。
参考文献：
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作者简介：
罗炎赞，男，广东珠海人，1989年出生，本科，2011年毕业于广东工业大学材料成型及控制工程专业，主要从事家用空调结构设计工作。
论文作者:罗炎赞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/1
标签：系统论文; 制冷剂论文; 毛细管论文; 通道论文; 冷凝器论文; 换热器论文; 原型机论文; 《电力设备》2017年第18期论文;