系統(tǒng)角度分析銅鋁連接管提高空調(diào)能效比
空調(diào)能效標(biāo)準(zhǔn)的入門等級(jí)將從原來(lái)的5級(jí)(能效比2.6)直接提高到2級(jí)(能效比3.2),該標(biāo)準(zhǔn)將于今年3月起實(shí)施。這就意味著屆時(shí)能效比達(dá)不到3.2的空調(diào)將禁止銷售。所謂能效比是指在額定工況和規(guī)定條件下,空調(diào)器進(jìn)行制冷運(yùn)行時(shí),制冷量與有效輸入功率之比稱為能效比(EER),這是一個(gè)重要的節(jié)能指標(biāo)。
一、制冷系統(tǒng)原理分析
制冷劑在空調(diào)管路系統(tǒng)中的流動(dòng)路線是:壓縮機(jī)-四通換向閥-冷凝器-毛細(xì)管-截止閥-連接管(細(xì))-蒸發(fā)器-連接管(粗)-截止閥-四通換向閥-儲(chǔ)液及消聲器-壓縮機(jī)??照{(diào)連接管在系統(tǒng)中只是起到傳輸制冷劑的作用?答案是否定的。
將節(jié)流前的制冷劑液體冷卻到低于冷凝溫度的狀態(tài),稱為過(guò)冷。帶有過(guò)冷的循環(huán)叫做過(guò)冷循環(huán)。由制冷劑的熱力狀態(tài)圖可知,節(jié)流前液體的過(guò)冷度越大,則節(jié)流后的干度X就越小,循環(huán)的單位制冷量就越大。因此,使制冷劑液體過(guò)冷,對(duì)提高制冷量和制冷系數(shù)都是有利的。低溫、低壓的過(guò)冷制冷劑液體是通過(guò)連接管(細(xì))輸送到蒸發(fā)器的,理想的狀態(tài)是過(guò)冷制冷劑只在蒸發(fā)器中沸騰吸取蒸發(fā)器附近的熱量,如果連接管(細(xì))保溫效果差,必然會(huì)提高到流向蒸發(fā)器中制冷劑的溫度,減少制冷劑液體過(guò)冷度,從而降低制冷量,影響能效比。
理論上,壓縮機(jī)吸氣前的制冷劑氣體應(yīng)處于過(guò)熱狀態(tài)。在家用空調(diào)器中,是靠蒸發(fā)器的進(jìn)一步吸熱進(jìn)行氣體過(guò)熱處理。在理想情況下運(yùn)行,過(guò)熱制冷劑不僅可以有效防止液擊,還可以增加制冷量,提高制冷系數(shù)和單位體積制冷量,值得注意的是,吸熱過(guò)熱度越高,耗功也越高。吸氣過(guò)熱度分為有害過(guò)熱和有益過(guò)熱。有害過(guò)熱是指在蒸發(fā)器之后吸取環(huán)境熱量熱產(chǎn)生的過(guò)熱。它使制冷系數(shù)下降,冷凝熱負(fù)荷增加,所以是不利的,即制冷劑蒸氣在蒸發(fā)器至壓縮機(jī)之間的連接管(粗)管道中吸取環(huán)境空氣的熱量而過(guò)熱,這是蒸氣所吸收的熱量,不屬于蒸發(fā)器中的制冷量,過(guò)熱循環(huán)的制冷系數(shù)必然降低。
蒸發(fā)溫度越低,則有害過(guò)熱的影響越大,如R410A的蒸發(fā)溫度是-51.4℃,而R22的蒸發(fā)溫度只有-40.8℃,可見(jiàn)連接管(粗)保溫狀況好與否,對(duì)新工質(zhì)R410A的影響更大,由于R410A的能效比可以做到5.5以上,所以連接管(粗)的保溫效果,或者說(shuō)連接管的選擇對(duì)R410A來(lái)說(shuō),確實(shí)比較重要。
制冷劑蒸氣在連接管(粗)吸熱造成的過(guò)熱,稱為有害過(guò)熱。為了減輕有害過(guò)熱,連接管(粗)需要包裹隔熱材料,由于成本所限無(wú)法完全消除,經(jīng)驗(yàn)表明,使用全銅連接管時(shí),這種有害過(guò)熱的溫升達(dá)到6℃。從這個(gè)結(jié)果看,使用全銅連接管并不是一個(gè)好的選擇,而銅鋁連接管無(wú)疑是一個(gè)很好的選擇,使用銅鋁連接管后有害溫升情況應(yīng)該有所緩解,不僅節(jié)省了成本,而且有利于提高能效比。
二、銅鋁連接管
管子的外壁溫度高于內(nèi)壁溫度時(shí),熱量就會(huì)通過(guò)管壁從外壁向內(nèi)壁傳遞,從而提高了過(guò)冷液體制冷劑(或過(guò)熱氣體制冷劑)的溫度,當(dāng)外層保溫方式相同時(shí),溫度的傳播速度取決于管子所用材料的導(dǎo)熱率。從銅、鋁兩種材料的導(dǎo)熱率分析可以明顯看出,銅鋁連接管比全銅連接管的導(dǎo)熱率低得多,鋁管的導(dǎo)熱率是2.04W/(cm.℃)、銅管的導(dǎo)熱率是3.83W/(cm.℃),鋁管的導(dǎo)熱能力只是銅管導(dǎo)熱的47%,管子越長(zhǎng)這種影響就越大。銅鋁連接管外側(cè)的交聯(lián)聚乙烯管的導(dǎo)熱率相對(duì)銅管來(lái)水更低,只有0.17W/(cm.℃)左右,交聯(lián)聚乙烯不僅起到了防腐的效果,在這里實(shí)實(shí)在在的起到了隔絕溫度傳遞的效果。
三、銅鋁連接管的規(guī)格對(duì)能效比的影響
附表是國(guó)內(nèi)外空調(diào)器廠選用的銅鋁連接管規(guī)格(國(guó)外銅鋁連接管用于新工質(zhì)R410A),從中可以看出,國(guó)外選用的材料重視管組中鋁管的內(nèi)徑,由于選擇了與銅管內(nèi)徑相同的鋁管,使得銅鋁連接管系統(tǒng)流量與全銅管相比幾乎沒(méi)有任何差異。為了符合新工質(zhì)R410A15MPa設(shè)計(jì)要求,增加了鋁管壁厚,在低銅價(jià)的市場(chǎng)行情下,國(guó)外企業(yè)這樣做顯然不是單從降成本角度使用銅鋁連接管,深層次的考慮是利用厚壁鋁管和熱縮管對(duì)系統(tǒng)的保溫效果,提高新工質(zhì)R410A空調(diào)的能效比,這樣做無(wú)疑是一種既省錢又提高性能的雙贏方案。