系統(tǒng)角度分析銅鋁連接管提高空調(diào)能效比
空調(diào)能效標準的入門等級將從原來的5級(能效比2.6)直接提高到2級(能效比3.2),該標準將于今年3月起實施。這就意味著屆時能效比達不到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)器進行制冷運行時,制冷量與有效輸入功率之比稱為能效比(EER),這是一個重要的節(jié)能指標。
一、制冷系統(tǒng)原理分析
制冷劑在空調(diào)管路系統(tǒng)中的流動路線是:壓縮機-四通換向閥-冷凝器-毛細管-截止閥-連接管(細)-蒸發(fā)器-連接管(粗)-截止閥-四通換向閥-儲液及消聲器-壓縮機??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),稱為過冷。帶有過冷的循環(huán)叫做過冷循環(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,使制冷劑液體過冷,對提高制冷量和制冷系數(shù)都是有利的。低溫、低壓的過冷制冷劑液體是通過連接管(細)輸送到蒸發(fā)器的,理想的狀態(tài)是過冷制冷劑只在蒸發(fā)器中沸騰吸取蒸發(fā)器附近的熱量,如果連接管(細)保溫效果差,必然會提高到流向蒸發(fā)器中制冷劑的溫度,減少制冷劑液體過冷度,從而降低制冷量,影響能效比。
理論上,壓縮機吸氣前的制冷劑氣體應處于過熱狀態(tài)。在家用空調(diào)器中,是靠蒸發(fā)器的進一步吸熱進行氣體過熱處理。在理想情況下運行,過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,吸熱過熱度越高,耗功也越高。吸氣過熱度分為有害過熱和有益過熱。有害過熱是指在蒸發(fā)器之后吸取環(huán)境熱量熱產(chǎn)生的過熱。它使制冷系數(shù)下降,冷凝熱負荷增加,所以是不利的,即制冷劑蒸氣在蒸發(fā)器至壓縮機之間的連接管(粗)管道中吸取環(huán)境空氣的熱量而過熱,這是蒸氣所吸收的熱量,不屬于蒸發(fā)器中的制冷量,過熱循環(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℃,可見連接管(粗)保溫狀況好與否,對新工質(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,或者說連接管的選擇對R410A來說,確實比較重要。
制冷劑蒸氣在連接管(粗)吸熱造成的過熱,稱為有害過熱。為了減輕有害過熱,連接管(粗)需要包裹隔熱材料,由于成本所限無法完全消除,經(jīng)驗表明,使用全銅連接管時,這種有害過熱的溫升達到6℃。從這個結(jié)果看,使用全銅連接管并不是一個好的選擇,而銅鋁連接管無疑是一個很好的選擇,使用銅鋁連接管后有害溫升情況應該有所緩解,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,熱量就會通過管壁從外壁向內(nèi)壁傳遞,從而提高了過冷液體制冷劑(或過熱氣體制冷劑)的溫度,當外層保溫方式相同時,溫度的傳播速度取決于管子所用材料的導熱率。從銅、鋁兩種材料的導熱率分析可以明顯看出,銅鋁連接管比全銅連接管的導熱率低得多,鋁管的導熱率是2.04W/(cm.℃)、銅管的導熱率是3.83W/(cm.℃),鋁管的導熱能力只是銅管導熱的47%,管子越長這種影響就越大。銅鋁連接管外側(cè)的交聯(lián)聚乙烯管的導熱率相對銅管來水更低,只有0.17W/(cm.℃)左右,交聯(lián)聚乙烯不僅起到了防腐的效果,在這里實實在在的起到了隔絕溫度傳遞的效果。
三、銅鋁連接管的規(guī)格對能效比的影響
附表是國內(nèi)外空調(diào)器廠選用的銅鋁連接管規(guī)格(國外銅鋁連接管用于新工質(zhì)R410A),從中可以看出,國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有任何差異。為了符合新工質(zhì)R410A15MPa設計要求,增加了鋁管壁厚,在低銅價的市場行情下,國外企業(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,這樣做無疑是一種既省錢又提高性能的雙贏方案。