多种制冷剂热泵循环性能的对比分析
R290与R22的制冷性能比较分析及替代实验
ｉ ｅａｒｃ ｎ ｉｏ ｅ ｐ ｓＫＦ ３ ＧＷ ／ ３ ５ ０ － ．ｈ ｅｕｔｎ ｉａｅｔａ： ａ ｅａ ｐｏ ｒｔ ｉｉｇｒｆｉｅ ａ ｔ ｎｔ ｉ ｏ ｄｔ ｎ ｒ ｙ ｅ Ｒ一５ ｈ － ｉ ｔ Ｒ（５ ４ ）Ｎ５Ｔ ｅｒｓ ｌ ｉｄｃｔ ｔ ｆ ｔ ｓ ｐ ｒｐ ａｅｆ ｌ ｅｒ ｒｎ ｈ ｉ ｉｈ ｔ ｈ ｌｎ ｇ
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来 就是地 球 生态 系统 中存在 的，无 论 是使用 还是排 放 到环境 中，取之 于 自然 回之 于 自然 ，对于 生态环 境 不存在 “ 为 ”干扰 ；所 以对 环境 的影 响 比合成 人
ｔ ｎ ｃ ｎ ｉ ｏ ，ｔ ｌｏｃ ｎｒ ｓｓ ｅｒ ｅ ｒ ｅ ａｉｏ ｉ ｌ ｐ ｏ ｏ ｍａ ｇ ｅＴ ｅｅ ｐ ｉ ｎ ｆ ２ ０ ｄ ｓ ｌ ｃｎ ２ｉ ｏ ｅ ｉ ｏ ｄｔ ｎ Ｉ ｉ ａｓ ｏ ｔ ｔ ｔ ｉ ｒｆｉ ｒ ｔ ｎｃ ｒ ｅ ｒ ｆ ｒ ｎ ｃ ． ｈ ｘ ｅｍｅ ｔ ９ ｉｐ ａ ｉ ｇＲ２ ｄ ｎ ｏ ｉ Ｉ ａ ｈ ｇ ａ ｃ ｏ Ｒ ｓ
保 的制 冷剂 。绿 色环 保制 冷剂 可 以是合 成 的， 也可 以是天 然 的 ，虽 然合 成 的环保 制冷 剂也对 臭氧 层不 会 造成破 坏 ，但 它可 能给地 球 的生态 环境 带来 潜在
的和不 可预 知 的影 响。从 地球 生态 的可 持续发 展来 看 天然 制冷 剂是最 理想 的选 择 ， 因为天 然制 冷剂本
R407C、R410A系统热力性能研究综述
万方数据
ＲＥ Ｒ ＧＥ ＡＴＯＮ Ｆ Ｉ Ｒ Ｉ
Ｖ２ （ｏ ｌ ．４） Ｎ２ ｔ Ｎ ８ ｏ Ｔ ａ ｏ ｌ ｏ
３ ２０ ， ｐ ， ３ Ｓ ０ ｅ
液击和防止膨胀阀前工质的闪发，而且一般会提高 系统性能。但通常的对气液热交换器的性能分析都 不考虑其所引起的质量流量的减少和产生的压降， 且对混合工质的分析很少。文献 ［］分析了一些 ８ 纯质及 Ｒ １ ４０ Ａ和 Ｒ０Ｃ等混合工得出了质 量流量和压降对性能影响的关系式。结论为： 使用 气液热交换器对 Ｒ２ Ｒ２ Ｒ １ 工质的系统性能 ２ ， ， ７ ３ ７ 不利，而对 Ｒ０Ａ Ｒ３ａ Ｒ２ Ｒ０Ａ ８９ ， ５７ ， ４ ， ， ４ ， ０ １ １ ４ ２
好 系 能 〔一 的 统 效，。 ，
Ｒ １Ａ； ０ ＜ ４０ １ ０ ９
文献 ［］ 所给以 １ 年工质累积辐射力来计 ３ ０ ０ 算 的 Ｇ Ｐ 值 为：Ｒ２ ７ ； ０Ｃ ６０ Ｗ ２， ０ ４ ， ０； １ Ｒ ７ １ ０
３ 传热、压降及 Ｃ Ｐ胜能研究 ＯＴ
文献 【］分析了当Ｒ０Ｃ系统具有气液分离 １ ４７ Ｔ Ｅ指标反映出工质对全球温室效应的影响 器或蒸发器为满液式时，由于非共沸物的气液组成 ＷＩ 大小， 它综合考虑工质的泄漏的直接影响和系统运 的差别对系统性能的影响，测量出其气相组成在 ． ℃时为３／３３ ｗ％，因此在蒸发和冷凝过程 ５３／２ ｔ 行所造成的间接影响，已逐渐被接受。文献 ｛］ ４４ ４ 在进行实验比 较后认为Ｒ２ ４７ 的直接温室效 ２ 比Ｒ０Ｃ 中会产生传质阻力， 导致其比 纯工质或共沸物的传 热系数低，含油时微肋翅片管内蒸发和冷凝时相对 应大 １％左右， ５ 但在系统冷凝温度 ４ 一 ７ ，蒸 ３ ４９ Ｃ 发 温度一 ２ ７ １一 ℃时， ４７ 的ＴＷ 值比Ｒ２ Ｒ０Ｃ Ｅ Ｉ ２ 的 于Ｒ２ ２ 传热系 数下降２％一 ５ 而为 ． ２％， ０ 满液式蒸发 大， 而在冷凝温度５ ￣ ８ 、 ３ ５９ 蒸发温度 ２ １ ０ 一０ ℃时 器时更是下降了７％。前者因一般为空气源热泵， ５ 替代使用才有利。 由于换热热阻主要在空气侧， 故制冷剂传热系数的 卜 降对气一气热泵影响不大。而采用满液式蒸发器 按ＡＨ Ａ ｔｄｄ １ 的划分，两土质 Ｓｎａ ３ 一 ９２ ＳＲ Ｅ ｒ ４ ９ ａ 的安全分类均为Ａ／ 类， １Ａ Ｉ 燃烧热分别为Ｒ０Ｃ ４７ ： 的冷水机组则冷剂侧热阻 占主要 部分，在使用 ６ Ｏ 降４％。而干式蒸 － Ｍ／ｇ Ｒ１ ：一 ． Ｍ／ｇ ４ Ｊ ， ０ ． ｋ ４ Ａ ４ Ｊ 。由于属 ＩＣ Ｒ０Ｃ时冷量下降３％，Ｃ ＰＦ ４ ９ ４ ｋ Ｉ ｓ ４７ Ｆ 一质， 「 这两种下质不能使用矿物油和烷基苯油， 而 发器的冷量和 Ｃ Ｐ Ｏ 只分别下降７ ％和 １％， ４ 可以预 应使用ＰＥ Ｏ 油和其它可溶性润滑油，当 选择弹性 测当采用管内 冷凝时， 整体性能还会有所改善。 或塑性材料作为系统部件以及在选择干燥剂时， 需 另外当系统中有气液分离器时，由于循环组成 要 综合考虑工质与 其配套的润滑油性质 中Ｒ２ ８２ 的浓度增加， ３和 １ ５ 使得 Ｒ０Ｃ ４ 制热能力 ７ Ｒ０Ｃ ４０ 的热力性质数据国际上流行通 ４７ 和Ｒ１ Ａ 比 Ｒ２ ３ ８ ２ 大 ％一 ％｝ 过美国国家标准技术局 （Ｉ ） Ｎ Ｔ 所推出的主要是基 Ｓ 气液热交换器用于制冷系统可以防止压缩机的
多种制冷剂热泵循环性能的对比分析
多种制冷剂热泵循环性能的对比分析制冷剂热泵是一种能够将低温热能转换为高温热能的系统，广泛应用于制冷、供暖、空调等领域。
不同的制冷剂对热泵的循环性能会产生不同的影响。
本文将对几种常见的制冷剂热泵进行对比分析。
首先，制冷剂的选择对热泵的性能有很大影响。
在常见的热泵制冷剂中，最常见的是氨、氟利昂和碳二氟化合物。
氨是一种环保的制冷剂，但它具有腐蚀性和毒性，需要特殊设计和操作。
氟利昂是一种广泛应用的制冷剂，具有良好的热传导性能，但它对臭氧层有破坏作用。
碳二氟化合物是一种近年来发展起来的新型制冷剂，它对环境影响小，但热传导性能较差。
因此，在选择制冷剂时需要综合考虑其环境影响和热传导性能。
其次，不同制冷剂的物理性质也会影响热泵的性能。
例如，制冷剂的沸点和凝固点会影响制冷剂在循环中的相变过程，进而影响系统的制冷效果。
制冷剂的密度和比热容对热泵的传热性能有重要影响。
具有较高密度的制冷剂可以提高传热效率，而具有较高比热容的制冷剂可以提高热泵的制热功率。
此外，制冷剂的化学稳定性和可靠性也是需要考虑的因素。
制冷剂在循环过程中可能会发生分解、腐蚀和泄漏等问题，而这些问题会影响热泵的运行效果和寿命。
因此，在选择制冷剂时，需要综合考虑其化学稳定性和可靠性。
最后，制冷剂的价格和供应情况也是需要考虑的因素。
不同制冷剂的价格差异较大，且供应情况也存在不确定性。
因此，在选择制冷剂时，需要综合考虑其成本和供应保障情况。
综上所述，不同制冷剂对热泵的循环性能会产生不同的影响，包括对环境的影响、热传导性能、物理性质、化学稳定性和可靠性等方面。
在选择制冷剂时，需要综合考虑以上因素，以达到最佳的循环性能。
同时，随着环境保护意识的提高，未来有可能出现更环保和高效的制冷剂，这将进一步推动制冷剂热泵领域的发展。
r245fa和其他四种工质在高温热泵中的理论对比
第45卷第1期2020年2月广州化学Guangzhou ChemistryV ol. 45 No. 1Feb. 2020文章编号：1009-220X(2020)01-0055-05 DOI:10.16560/ki.gzhx.20200110R245fa和其他四种工质在高温热泵中的理论对比杨文娟，张华*（上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093）摘要：把R245fa和R134a、R11、R1336mzz(Z)和R1233zd(E)四种工质的热物理性质对比，在相同的工况下理论分析了五种工质在中高温热泵中的COP、压缩机排气温度、单位容积制热量、压缩比等性能参数。
结果表明，在高温热泵70～100℃的运行区间内，R245fa冷凝压力较低、制热COP高、排气温度相对较低等特性，具有良好的循环性能。
R245fa拥有应用于更高冷凝温度工况下的潜质，为今后更为深入的研究提供借鉴。
关键词：高温热泵；R245fa；循环性能；理论分析中图分类号：TB612 文献标识码：A热泵是工业生产中极具吸引力的能源转换设备，因为它提供了利用废热或任何一种低品位热能来减少一次能源消耗的有效方法。
全球经济的发展，全球能源消耗快速增长，高温热泵技术广泛应用于木材干燥、建筑供暖、制药等领域，它在节能效果上的优势比电或一次能源用热系统更加明显，高温热泵技术可以利用30～60℃范围的低等级热源提供80～100℃以上的热量，所以近年来，具有低GWP的制冷剂蒸汽压缩高温热泵在废热回收方面受到了广泛的关注[1-3]。
热泵中必须使用制冷剂，而人们对环境保护越发重视，破坏环境的HCFs类制冷剂正加速淘汰，而把研究重点逐渐转移到HFC类和HFE类等环境友好型制冷工质[4]。
与常规的热泵技术相比，高温热泵技术有其自身的特点：冷凝压力和冷凝温度相对较高，排气温度也相对较高，压比也比常规的热泵的压比高[5]。
配合使用的常见的高温热泵技术的制冷剂有R1234ze、R124、R114、R134a等纯制冷剂，也有共沸混合工质。
制冷剂对空气源热泵性能的影响
制冷剂对空气源热泵性能的影响摘要：随着科技的进步，人们的生活水平逐渐提高，也随着不可再生资源一点点被消耗，人们的环保意识也在提高。
在供暖方面，我们希望有一种新型且节能的供暖方式来代替传统的供暖方式以减少资源的消耗。
空气源热泵作为一种无污染且安装方便的供暖方式近几年得到广泛应用。
但在低温下此供暖方式却存在着制热效率低下，排气温度过高，严重时热泵无法运行等诸多问题。
本文针对上述所涉及到的问题，通过阅读文献查找资料，对低温空气源热泵进行性能研究，分析影响低温空气源热泵性能的因素并指出改进方法以及总结与低温空气源热泵相关的研究成果，本文具体比较了部分制冷剂在不同循环方式下的性能，分析了结霜问题对热泵性能的影响并提出了除霜措施以及适合低温工况下热泵运行的循环方式，寻求低温工况下更好的解决方案。
关键词：低温空气源热泵；改进方法；解决方案一、引言中国的能源需求仍在增加，过去十年我国能源消耗增长54.6%，目前以煤炭为主的能源结构无法改变。
我国在2017年的能源消耗中，煤炭占60%，石油占19%，可再生能源占12%，天然气占7%，核能占2%。
我国的能源结构存在一定问题，煤炭使用率过高，导致环境问题突出。
因此我国能源结构需要进一步提高清洁能源的比重。
目前我国北方供暖以燃煤为主，散煤因价格较低成为冬季供暖的重要燃料。
其中生活用煤占总用煤的九成以上。
据炉具行业不完全统计，2015年制造的炉具有七成以上是劣质低效率的，这使人们供暖所需燃煤量越来越多。
散煤的不充分燃烧会生成对大气环境有害的气体，如氮氧化物，硫氧化物等，因为没有控制污染物排放的装置，在污染物排放方面，民用燃煤污染物排放量远远高于工业和电厂锅炉的污染物排放量，造成冬季严重的大气污染。
二、制冷剂的性质不同的制冷剂有着不同的热力性质，并且同种制冷剂在不同的热力循环下性能也有所不同。
在进行各种制冷剂热力循环分析前，先简单介绍一下几种常见的制冷剂。
2.1 R22R22属HCFC类物质，也是目前使用最广泛的中低温制冷剂。
R32R1233zd(E)热泵系统的热力学分析
避免[23]。寻找零 ODP 且 GWP 值较低的环保制冷剂已 成为今后一段时期内全球制冷空调业界所面临的共 同责任，是需要全球同行联合起来集中力量解决的重 大课题。美国空调、供热与制冷协会（AHRI）的低 GWP 替代制冷剂评价计划（LowGWP AREP）[4]中采用 L20
收稿日期：20150930 作者简介：范晓伟（1966~），男，博士，教授；河南省郑州市中原中路 41 号（450007）；037162506158；Email: xwfan@ 基金项目：国家自然科学基金（No.51176207）
1 中原工学院能源与环境学院 2 郑州大学土木工程学院
摘 要：R1233zd(E)是一种环保、无毒、不可燃的新型制冷剂，本文将 R32 与 R1233zd(E)混合用于替代热泵热水器 传统制冷剂 R22。在热泵热水器名义工况下，基于换热器中传热窄点温差的限制，对 R32/R1233zd(E)二元混合制 冷剂在不同质量配比下热泵循环系统的热力学特性进行计算分析。结果表明，相同工作条件下，混合工质在计算 配比范围内 COPh 均大于 R22 系统，并存在两个峰值，分别对应于质量配比分别为 90/10 和 46/54，R32/R1233zd (E)的最优质量配比为 90/10。在最优配比下，系统制热系数 COPh 值为 4.793 分别比纯质制冷剂 R22、R32 系统的 COPh 增加 10.2%、6.6%。新型混合制冷剂 R32/R1233zd(E)很有潜力成为新的热泵替代制冷剂。 关键词：非共沸混合制冷剂 热泵热水器 R32/R1233zd(E) 传热窄点
第 35 卷第 9 期
范晓伟等：R32/R1233zd(E)热泵系统的热力学分析
·35·
（R32/R152a/R1234ze (E)，45/20/35）、ARM32a （R32/ R125/R134a/R1234yf，25/30/25/20）、DR7（R32/R1234yf， 36/64）等混合制冷剂在“Koolman”空气源热泵型冷水 机组（制冷模式）下以 R22 为基准制冷剂进行对比分 析，结果表明新型替代制冷剂都有较大的温度滑移， 热力学效率都显著降低。Subiantoro [5]等人分别从环境 影响 、系 统能 效 、换热 器 性能 对 可 能 替 代 R22 的 R407C、R134a、R437A，R1234yf 和 R290 制 冷 剂 进 行 对比分析，发现 R290 综合性能相对较优。本课题组曾 对自然制冷剂 R744 和碳氢类（HCs）制冷剂混合用于 热泵系统进行了理论和试验研究，得到可用于热泵系 统天然制冷剂混合制冷剂及其配比范围[67]。
多种制冷剂热泵循环性能的对比分析
多种制冷剂热泵循环性能的对比分析热泵是一种利用制冷剂循环工作原理实现供暖和制热的设备。
制冷剂在热泵循环中扮演着重要角色，其性能直接影响到热泵的循环效率和能耗。
目前市场上常用的制冷剂有多种，包括氨、二氧化碳、氯氟烃等。
本文将对这些制冷剂在热泵循环中的性能进行对比分析。
首先，我们来看氨制冷剂。
氨在热泵循环中具有较高的制冷性能，具有较高的制冷系数。
相比之下，氨具有较低的温度极限，通常在-50℃到5℃之间使用。
此外，氨具有较高的蒸发潜热，对于低温应用非常适合。
但是，氨的毒性较大，使用过程中需要严格控制泄露，以免对环境和人体造成危害。
其次，二氧化碳制冷剂是一种环保型的选择。
二氧化碳在热泵循环中具有较高的制冷效能，并可以在比较宽的温度范围内工作，通常在-50℃到80℃之间使用。
此外，二氧化碳制冷剂具有较高的热导率和较低的黏度，能够有效提高热交换效果。
但是，二氧化碳制冷剂的工作压力较高，对于设备的设计和安全性要求较高。
再次，氯氟烃是一类常用于家用热泵的制冷剂。
氯氟烃在热泵循环中具有较好的制冷性能，通常在-50℃到110℃之间使用。
氯氟烃制冷剂具有较低的毒性，对环境较为友好，但是会对臭氧层产生破坏。
因此，国际上已经禁止使用一些含有氯氟烃的制冷剂，逐步向使用替代品转变。
此外，还有一些其他的制冷剂，如烃类制冷剂（如丙烷、异丁烷等）和氟烷制冷剂（如R134a、R410a等）。
烃类制冷剂具有较低的全球变暖潜势和较低的毒性，但易燃、易爆且不稳定，需要严格的安全措施。
氟烷制冷剂具有较高的制冷效能和可靠性，但对环境的影响仍需要关注。
综上所述，不同制冷剂在热泵循环中具有各自的优势和适用范围。
在选择制冷剂时，需要考虑制冷性能、安全性、环保性以及使用的温度范围等因素。
未来，随着对环境友好型制冷剂的需求增加，热泵中环保制冷剂的使用将逐渐普及，并得到进一步优化和发展。
制冷机和热泵的异同点
制冷机和热泵的异同点制冷机和热泵是两种常见的热力设备，它们在功能和原理上有一些相似之处，但也有一些不同之处。
本文将从工作原理、应用领域、能源效率和环境影响等方面对制冷机和热泵进行比较和分析。
一、工作原理：1. 制冷机：制冷机是一种将热能从低温区域转移到高温区域的设备，其工作原理基于制冷循环。
制冷循环主要包括蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀等组件。
制冷剂在蒸发器中吸收低温热量，经过压缩机增压后，释放高温热量到冷凝器中，然后通过节流阀降压，重新进入蒸发器循环。
2. 热泵：热泵是一种能够利用外部环境热能提供供热和制冷的设备，其工作原理基于热力循环。
热泵通过蒸发器吸收外部环境中的低温热量，经过压缩机增压后，释放高温热量到热水或空气中，以实现供热或制冷的目的。
二、应用领域：1. 制冷机：制冷机主要应用于冷库、冷藏车、空调等场所，用于降低温度并保持低温环境。
它可以将热量从一个区域转移到另一个区域，实现冷却效果。
2. 热泵：热泵主要应用于供热和制冷领域。
在供热方面，热泵可以通过吸收外部环境中的低温热量，提供热水、采暖或工业过程中的热能；在制冷方面，热泵可以通过反转工作循环，将热量从室内排出，实现制冷效果。
三、能源效率：1. 制冷机：制冷机的能源效率通常通过制冷系数（COP）来衡量，COP越高表示能源利用效率越高。
一般情况下，制冷机的COP在2至5之间，即每消耗1单位的电能，可以产生2至5单位的制冷量。
2. 热泵：热泵的能源效率也是通过COP来衡量，但与制冷机不同的是，热泵的COP通常大于1。
这是因为热泵可以利用外部环境中的热能，使得单位能量产生的热量大于消耗的能量。
一般情况下，热泵的COP在2至6之间，即每消耗1单位的电能，可以产生2至6单位的供热量。
四、环境影响：1. 制冷机：制冷机在工作过程中会产生废热和制冷剂的排放，对环境造成一定的影响。
特别是一些传统制冷剂，如氟利昂，不仅对臭氧层有破坏作用，还对全球变暖有贡献。
空气能供暖的热泵循环效率
空气能供暖的热泵循环效率热泵是一种利用低温热源通过循环工作物理方式实现供暖的设备。
与传统的燃气锅炉相比，热泵供暖系统以其高效环保的特点备受关注。
而在热泵系统中，热泵循环效率是评估其性能的重要指标。
本文将就空气能供暖的热泵循环效率进行探讨，同时分析其影响因素及优化方法。
一、热泵循环效率的定义和计算方法热泵循环效率是指单位时间内从热源吸收热量与单位时间内所消耗的能量之比，可以用数学公式表示为：COP = Qs / W其中COP为热泵的循环效率，Qs为从热源吸收的热量，W为热泵消耗的能量。
二、影响热泵循环效率的因素1. 空气温度：热泵的工作性能与空气温度密切相关。
一般来说，空气温度越高，热泵的循环效率越高。
2. 热交换效率：热泵中的热交换器是实现热量传递的关键部件。
热交换器的设计合理与否会直接影响热泵的循环效率。
3. 制冷剂性质：制冷剂的选择会对热泵的工作性能产生重要影响。
常用的制冷剂有R22、R410A等，其中R410A具有较高的循环效率。
4. 压缩机效率：热泵的压缩机是实现压缩循环的关键设备。
压缩机的性能直接影响热泵的循环效率。
5. 系统回路设计：热泵的系统回路设计应合理，包括管道布局、管径选择等。
合理的系统回路设计可以减小能量损失，提高热泵循环效率。
三、提高热泵循环效率的方法1. 选择合适的热泵类型：根据供暖需求和环境条件，选择适合的热泵类型。
常见的热泵类型包括空气源热泵、地源热泵等。
2. 优化系统回路设计：合理设置热泵的系统回路，减小管道阻力，提高热泵循环效率。
3. 选用高效热交换器：选择高效的热交换器，提高热泵的热交换效率，提高循环效率。
4. 定期维护保养：定期对热泵设备进行维护保养，保持其良好的工作状态，确保热泵系统的高效运行。
5. 系统智能控制：利用智能控制技术，对热泵系统进行精确的控制，减少能量浪费，提高能源利用率。
四、空气能供暖的热泵循环效率在实际应用中的优势1. 高效节能：相较于传统的燃气锅炉，空气能供暖的热泵具有更高的循环效率，可以实现更高效的供暖，减少能源消耗。
风冷热泵、多联机、水冷机组性能对比,值得收藏
风冷热泵、多联机、水冷机组性能对比，值得收藏本次中央空调性能对比的机型为:模块式风冷冷（热）水机组；VRV变频多联机组；螺杆冷水机组。
一、模块式风冷冷（热）水机组风冷模块式冷热水机组是以空气为冷（热）源，以水为供冷（热）介质的中央空调机组。
作为冷热兼用型的一体化设备，风冷模块式冷热水机组省略了冷却塔、水泵、锅炉及相应管道系统等很多辅件，系统结构简单，安装空间小，维护管理便利且节省能源，适用广泛。
因此，风冷模块式冷热水机组通常适用于既无供热锅炉，又无供热管网或其它稳定牢靠热源，却又要求全年空调的暖通工程，是设计中优先选用的方案。
主机与风机盘管、空调箱等末端装置所构成的集中式、半集中式中央空调系统具有布置快捷、掌控方式多样等特点，尤其适用于商场、医院、宾馆、工厂、办公大楼等场合使用。
风冷模块式冷热水机组配以标准水管接口和单元组合掌控功能，使机组运行自若。
安装完毕，接上电源、水路即可使用。
当空调面积增减而需要增减主机时，更显出其便利自若。
优点：前期设备投资比变频多联（VRV）便宜15%左右；制冷量调整范围大，可是实现有级或无级调整；技术成熟，寿命长，无须专用机房，可直接安装在屋顶或室外空间；系统结构简单，安装空间小，尤其适用于水源缺乏区域；省了冷却塔、水泵、锅炉及相应管道系统等巨大的附属设备或附件；有两套独立的工作系统，其中一套系统有故障不会影响整机正常运行；室内空气通过水进行冷却，使空气相对湿度保持在人体舒适性范围内。
缺点：在寒冷地区（如东北地区）制热时要配置电辅佑襄助加热设备；每年都必需进行一次检修及设备清洗。
二、VRV变频多联机组VRV空调系统全称即变制冷剂流量系统，系统结构上仿佛于分体式空调机组，采纳一台室外机对应一组室内机，掌控技术上采纳变频掌控方式，按室内机开启的数量掌控室外机内的涡旋式压缩机转速，进行制冷剂流量的掌控。
VRV空调系统与全空气系统，全水系统、空气—水系统相比，更能充足用户个性化的使用要求，设备占用的建筑空间比较小，而且更节能，正是由于这些特点，其更适合那些需常常独立加班使用的办公楼建筑工程项目，VRV空调系统还具有集中掌控管理环节，可以在掌控室内对远端各组VRV空调系统进行监控管理，是一种比较完善的掌控方式，对于一个已设计了楼宇自控系统（BAS）的智能大楼，能何合理的、最大限度的发挥其系统功能，削减系统设备的重复投资，提高系统集成技术本领。
二氧化碳制冷和热泵循环
文章编号:ISSN1005-9180(2009)04-0042-07X二氧化碳制冷和热泵循环周子成(广东西屋康达空调有限公司,广东佛山528000)[摘要]二氧化碳制冷剂由于它的制热性能系数高和对大气的全球气候变暖潜能值小,现在获得了愈来愈多的应用,尤其是在热泵热水器和汽车空调领域。
本文论述二氧化碳制冷剂的各种制冷和热泵循环。
[关键词]二氧化碳;制冷;热泵;循环[中图分类号]TQ05115;TU833[文献标识码]AC arbon Dioxide C ooling and Heating C yclesZ HOU Zicheng(Guangdong Siukonda Air Conditioning Co1,Ltd1,Guangdong528000,China) Abstract:Owing to the hi gh coefficient of heating and low Global Worming Potential,The application of carbon dioxide refri gerant is more and more widely1Especially in the area of heat pu mp water heaters and car air conditioners1In this pa-per,the di fferent kinds of carbon diox ide refrigerant cooling and heating cycles are discussed1Keywords:Carbon Dioxide;Refrigeration;Heat pump;Cycle1引言二氧化碳(CO2)是一种不破坏大气臭氧层(ODP=0)和全球气候变暖指数很小(GW P=1)的天然制冷剂。
国际标准和国家标准中的编号是R744。
它安全、低毒、不燃烧、与润滑油和金属及非金属材料不起作用、高温下也不会分解成有害气体。
28种制冷剂汇总(附如何选用制冷剂)
1、R134a（四氟乙烷）冷媒R134a是目前国际公认的替代R12的主要制冷工质之一，常用于车用空调，商业和工业用制冷系统，以及作为发泡剂用于硬塑料保温材料生产，也可以用来配置其他混合制冷剂，如R404A和R407C等。
主要用途：主要替代R12用作制冷剂，大量用于汽车空调、冰箱制冷。
2、R410A物化特性：常温常压下，R410A是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂,无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。
其ODP为0,因此R410A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。
主要用途：R410A主要用于替代R22和R502,具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于家用空调、小型商用空调、户式中央空调等。
钢瓶包装，净重11.3kg、500kg>IOOOkg o3、R407C常温常压下，R407C是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂，无色气体,贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。
其ODP为0,因此R407C是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。
主要用途：R407C主要用于替代R22,具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于家用空调、中小型中央空调。
钢瓶包装，净重11.3kg、500kg>IOOOkg o4、R417A常温常压下，R417A是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂，无色气体,贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。
其ODP为0,因此R417A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。
主要用途：R417A主要用于替代R22,具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，用于热泵（OEM初装替换R22）和空调（售后替换R22）等。
钢瓶包装，净重11.3kg、400kg›IOOOkg o5、R404AR404A不得是一种不含氯的非共沸混合制冷剂，常温常压下为无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。
其ODP为0,因此R404A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。
主要用途：R404A主要用于替代R22和R502,具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于中低温冷冻系统。
制冷和热泵循环
2.1 实际制冷循环（工作原理）
压缩机从蒸发器吸入气体，并压缩到高压后送 入冷凝器，蒸发器因为蒸汽不断抽走而维持在 较低压力状态，制冷剂的蒸发温度低于低温源 的温度，它从低温源吸取热量使液体制冷剂蒸 发；送到冷凝器的高压蒸汽的饱和温度高于高 温源（环境），向环境排热，凝结的高压液体 制冷剂经节流器降压，以大部分液体湿蒸汽状 态进入蒸发器，液体制冷剂吸热而蒸发，在被 压缩机吸走
内容：制冷和热泵循环
第七讲 制冷和热泵循环
1 逆卡诺循环及其性能比较标准 2 实际制冷循环 3 热泵循环及其节能原理 4 压缩制冷设备的节能途径与空调热水机 5 压缩机的循环
1.1 逆卡诺循环
最简单的制冷循环是逆向卡诺循环。由四个过程 组成： 1-2—绝热膨胀； 2-3—定温吸热； 3-4—绝 热压缩； 4-1—定温放热。
涡旋式压缩机：主要用在制冷量在7—35kw的空调上 螺旋式压缩机：主要采用水冷冷凝器 滑动叶片式压缩机：主要用于家用空调上
离心式压缩机： 主要用于制冷量在800kw以上的场合
W Eu, h Eu, o (1 To Th)Qh 0
式说明零品位的环境空气能与高品位的功能结合使用 时，只要满足上式的条件，就可以节约高品位的功能。
3.2热泵循环及节能原理
• 热泵的性能系数为
coph Qh W
热泵的有效率为
u, h (1 T 0 )coph
Th
4.压缩制冷设备的节能途径
循环中系统消耗净功 w0 ，循环从温度为Tc的低热源
吸收热量q2，而向温度为Th较高的环境放热 q1
制冷剂R32特性及其用于空气源热泵热水器的理论循环分析
ｈｉ ｈｅ ｈｅ ｅ ｉ ａ ｇ ｒｔ ｏｒ ｔｃ ｌＣＯＰ ｎ ｏｌ ｍ ｅ ｈ ａ ｉ ａ ａ ｉｙ Ｉ ｈ ａ ｄ ｖ ｕ ｅ ｔｎｇ ｃ ｐ ｃｔ ． ｔｓ ｏｗｓｔ ｔＲ３２ ｉ ｏｄ ｒ ｆ ｉ ｒ ｈａ ｓ ａｇｏ ｅ ｒｇｅ —
ａ ｏ ｉ ｏ ｃ ａ ｍ ｐ ｗ ａ ｅ ａ ｅ ｙ ｔ ｍ ． ｎｔｆ ｒ ａ ｒ ｓ ｕｒ ｅ ｈｅ ｔｐｕ ｔ ｒ ｈｅ ｔ ｒｓ ｓ ｅ Ｋ ＥＹ Ｏ ＲＤＳ ａｒ ｓ ｒ ｅ ｈｅ ｔ ｐｕ ｐ ｗ ａ ｅ ａ ｅ ； ｈ ｏ ｅ ｉａ ｙ ｌ ｎａｙｓｓ； ｔ ｅ ｍ ｏｄ — Ｗ ｉ ｏｕ ｃ ａ ｍ ｔ ｒ ｈｅ ｔ ｒ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌｃ ｃｅ ａ ｌ ｉ ｈｒ ｙ ｎａ ｉ ｏ ｒｉ ｓ ｆｏｗ ｒ ｅ ｔｅ ｍ ｃｐｒ ｐｅ ｔｅ ； ｌ ｐ ｏｐ ｒ ｉｓ； ｐ ｒｏｒ ａ ｅ ｉ ｅ ｒ ｆ ｉ ｅ ａ ｔ Ｒ３ ｅ ｆ ｍ ｎｃ ｎｄ ｘ； ｅ ｒｇ ｒ ｎ ； ２
摘 要 介 绍 Ｒ３ Ｒ２ ２， ２和 Ｒ４ ７ ０ Ｃ以及 Ｒ４ ０ 四种 制 冷 剂 的 流 动 特性 和热 力 学 特 性 ， 对 采 用这 ４种 制 冷 １Ａ 并
剂 的 空气 源 热 泵 热 水 器 进行 理论 循 环 分 析 。从 计 算 结 果 可 以看 出 ， 采 用 其 他 ３种 制 冷 剂 的 系 统 对 比 ， 与 采
显 得 非 常 迫 切 ［ ］ 我 国热 泵 热 水 器 采 用 的 制 冷 剂 ２ 。 主 要 为 Ｒ ２ 部 分 采 用 Ｒ ３ａ ２， １ ４ ；日 本 主 要 采 用 Ｒ １ Ａ 和 Ｃ ； 洲 主 要 采 用 Ｒ １ Ａ， ４ ７ 和 ４０ Ｏ２ 欧 ４０ Ｒ ０Ｃ
基本设施 。生活热水 的用 量也成为衡 量舒 适性 的一 个重要指标 。有关数据表 明 ， 欧美 国家 冷 、 热水使 用
房间空调器中R410A和R22回热循环分析_周子成
1、制冷系数 图 2 至图 5表 示了 冷 凝温 度 40℃、 50℃、 60℃和 70℃时 , R410A和 R22在不 同蒸发温度、不同回热度 dT s时的制冷系 数 的变化。 图 a 是 R410A 的值 , 图 b 是 R22的值。 图中 A、 B、 C、 D是相应于蒸发 温度 20℃、 10℃、 0℃和 - 10℃时的值。
单位制冷量 qOR k J/kg
160. 17 160. 06 1. 0007
单位容积制冷量 qV R k J/m3
6239. 48 4367. 72
1. 428544
单位压缩功 W k J/kg
29. 827
27. 52
1. 08383
制冷系数 EER
5. 37
5. 815
一、前言
长期以来 ,氟里昂 22( R22, HCFC22) 制冷剂是房 间空调器中使用 的唯一制冷 剂 ,因为它具有合适的热力学性能和输送 性能 ,且对金属、润滑油等物质具有相容 性。
然而 ,当发现了它对大气臭氧层有破
坏作用以后 ,已认为是不宜使用的制冷剂。 “蒙特 利尔 议定 书” 缔约国 已制 定出 从冻 结 生产、削减生产直到完全停止使用的日程 表。 一些发达国家还制订出提前限制使用 的进程。
· 6· 制冷学报 3 /1998
表 2 R410A和 R22回热循环和无回热循环的比较
冷凝温度℃ 蒸发温度℃
- 10
50
0
10
- 10
0 60
10
20
- 10
0 70
10
20
过热度℃
10 25 10 25 10 25 10 25 10 25 10 25 10 25 10 25 10 25 10 25 10 25
风冷热泵冷热水机组热气旁通除霜与逆循环除霜性能对比
第40卷第5期2006年5月西安交通大学学报JOURNAL OF XI′AN JIA OTONG UNIVERSITYVol.40№5May2006风冷热泵冷热水机组热气旁通除霜与逆循环除霜性能对比黄东,袁秀玲(西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安)摘要:在制冷量为55kW的风冷热泵冷热水机组上,比较了热气旁通除霜和逆循环除霜的性能.结果表明:逆循环除霜的能量来自压缩机的输入功率以及从房间和循环水中吸收的热量,除霜时间为94s,但房间温度存在剧烈波动,舒适性较差;热气旁通除霜的能量只来自压缩机的输入功率,而且制冷剂流过分液器和分液毛细管的能量损失较大,除霜时间比逆循环除霜方式多178s,但不会从循环水和房间吸热,舒适性较好;在热气旁通除霜方式的融霜阶段,压缩机的吸气过热度一直在0℃左右,导致排气温度和过热度不断降低,可能会危及压缩机的安全.关键词:性能对比;热气旁通除霜;逆循环除霜;风冷热泵冷热水机组中图分类号:TB65文献标识码:A文章编号:0253?987X(2006)05?0539?05Co mparis on of Dyna mic Chara cteris tic s Be t w e e n the Hot-G a s Bypa s s Defro s ting Me thod and Re v ers e-Cy cle Defro s ting Me thodon an Air-to-Wat er He at PumpHuang D ong,Y uan X iuling(S chool of Energy and Pow er Engineering,Xi′an Jiaoton g University,X i′an710049,China)Ab stra ct:The dyna mic characteristics for both the hot-gas bypass defrosting m etho d and the re-verse-cycle de frosting metho d were co mpared experimentally on a55kW unitary air-to-water heat pum p.The duration time for the reverse-cycle defro sting method was94seconds be cause the two energy sourc es for the melting frost were the input power of the co mpressor and the heat ab-sorbed from the circulating water and indo or spac e.B ut the ind oor roo m temperature de cre ased gre atl y and quickly,which destro yed the in door am enity.The duratio n time for the h ot-gas by-pass defrosting metho d was178seco nds more than that for the reverse-cycle de frosting method bec ause the only energy sourc e was the input power of the compressor.M oreover,the larger heat loss caused by the distributor and distributor c apillary was the other main cause of the longer de-frosting tim e for the hot-gas b ypass defrosting method.Sinc e the he at was not absorbed from the indoor spa ce,the am enity was greatly impro ved.However,the discharge temperature an d super-heat de cre ased gradually be cause the compressor suction superheat was always0℃during all the melting stage for the hot-gas b ypass de frosting m ethod.C orrespond ingly,we must prevent the d ischarge temperature and superheat from decreasing to a level w here the compressor d oes n ot functi on safel y.Ke yw ord s:omparison;hot-gas bypass defrosting;reverse-cycle defrosting;air-to-water he at pump.收稿日期:2005?10?25. 作者简介:黄东(1975～),男,博士,讲师.空调在冬季运行时,风冷热泵冷热水机组会结霜,当霜层积累到一定程度时制热量显著衰减,必须进行除霜.常用的除霜方式有2种:第1种是逆循环除霜;第2种是热气旁通除霜.现在采用最普遍的除霜方式是第1种,这种除霜方式也存在很多缺点:如除霜时要从房间吸热,室温会降低5～6℃,影响室内的舒适性;切换制热和除霜模式时,系统压力波动剧烈,产生的机械冲击比较大;除霜时室内换热器作为蒸发器,表面温度低达-20～-25℃,当恢复制热后,较长一段时间吹不出热风;在启动和终止除霜时,四通阀换向产生较大的气流噪声等.文献[1?5]用实验和模拟的方法研究了小型热泵空调的逆循环除霜性能,文献[6?9]研究了风冷热泵冷热水机组的逆循环除霜性能.第2种除霜方式能克服逆循环除霜的以上缺点,具有以下优点:除霜过程中系统参数变化非常平缓,制热和除霜模式切换时对压缩机的机械冲击比较小;不从房间吸热,恢复制热即吹出热风,舒适性较好;四通换向阀不需要换向,气流噪声小等.但是,人们对热气旁通除霜的研究比较少,现有文献主要集中在采用变频压缩机的空气?空气热泵[10,11],以及具有多个蒸发器的制冷系统[12],文献[13]采用“汽化器”来汽化融霜后被冷凝的制冷剂液体,但在既能制冷又能制热的热泵机组上无法安装“汽化器”,因为找不到合适的安装位置使其只在热气旁通除霜循环中起作用,而不影响正常的制冷和制热性能.本文在一台采用定速压缩机并且具有制冷和制热功能的风冷热泵冷热水机组上,研究热气旁通除霜性能,并与逆循环除霜进行了对比.1实验装置及除霜控制要求实验装置和测点布置如图1所示.气液分离器能容纳80%的充灌量,并安装了3个视液镜以观察除霜时其中的液位变化.制热与制冷循环均采用外平衡式热力膨胀阀作为节流机构,它的压力平衡管和温包放在四通换向阀与气液分离器之间.除霜采用逆循环除霜和热气旁通除霜2种方式.如图1所示:当启动逆循环除霜时,四通换向阀把机组从制热循环切换至除霜(制冷)循环,关闭风冷换热器的风机,制冷剂沿实线流动,压缩机的排气进入风冷换热器融霜,同时制冷剂被冷凝为液体,再经热力膨胀阀节流进入板式换热器被蒸发成气体,最后被压缩机吸入;当采用热气旁通除霜时,四通换向阀不切换,开启热气旁通电磁阀,关闭风机,压缩机的排气从旁通电磁阀直接到达分液器,然后进入1:压缩机;2:气液分离器;3:四通换向阀;4:风冷换热器;5:分液器;6:热力膨胀阀;7:干燥过滤器;8:示液镜;9:热力膨胀阀;10:电磁阀;11:板式换热器;12:单向阀;13:高压储液器;14:热气旁通电磁阀;p1:吸气压力;p2:排气压力;T1:吸气温度;T2:排气温度;T3:风冷换热器入口温度;T4:风冷换热器出口温度(分液器入口温度);T5:进水温度;T6:出水温度;T7:分液器出口温度图1实验样机系统图及测点布置风冷换热器除霜,融霜后的制冷剂经过四通换向阀进入气液分离器,最后被压缩机吸入.启动除霜的条件为:当结霜导致机组的制热量衰减至峰值制热量的80%时,启动除霜.除霜终止的条件为:当风冷换热器制冷剂的出口温度超过10℃时,终止除霜.当逆循环除霜终止时,四通换向阀将机组从除霜循环切换为制热循环,同时启动风冷换热器的风机.当热气旁通除霜终止时,关闭热气旁通电磁阀,同时启动风冷换热器的风机.实验在人工模拟环境室中进行.为保持较稳定的干湿球温度,机组的出风经热湿处理后再送回环境室内,湿球温度通过超声波加湿器来控制,干球温度通过风道内的翅片管式换热器的加热量来控制.为减少环境室外温度波动的干扰,实验都在夜间进行.在风冷换热器的长度方向上布置3个水银温度计和相对湿度传感器,以测量进风的干球温度和相对湿度,测试时干球温度为(2±0.5)℃,相对湿度(80±5)%.为了使除霜前的状态一致,实验在同一天进行,并且使机组的吸、排气压力和温度等运行参数基本相同.由于除霜时间短,系统参数变化剧烈,因此数据采集系统的采集周期为2s.压力传感器的精度为0.25级,测量温度的热电偶精度为±0.2℃.2热气旁通除霜与逆循环除霜的性能对比除霜过程分为4个阶段:启动阶段、融霜阶段、45西安交通大学学报第40卷排水阶段和恢复阶段.启动阶段从除霜启动至吸、排气压力比较平稳为止;融霜阶段从启动阶段结束至风冷换热器的制冷剂出口温度高于1℃为止,此时主要是将风冷换热器表面的霜融化成水;排水阶段从融霜阶段结束到除霜终止,主要是将融霜水蒸发或者把水排出;恢复阶段从除霜终止开始,四通换向阀换向把系统从除霜循环切换为制热循环,到吸、排气压力比较稳定为止.当时间为0s 时启动除霜,系统的参数变化如图2～图7所示,图2中的吸、排气压力均为绝对压力.图2 吸、排气压力的变化图3 风冷换热器制冷剂的进、出口温度变化图4 进、出水温度变化2.1 启动阶段热气旁通除霜的启动阶段从0～21s ,而逆循环除霜从0～18s .如图2所示,2种除霜方式的吸、排气压力变化幅度存在显著差别.当逆循环除霜启动图5热力膨胀阀过热度和蒸发温度变化图6 压缩机排气、吸气过热度变化图7 热气旁通除霜时分液器进、出口温度变化后,四通换向阀换向,压缩机的吸气腔和板式换热器连通,由于除霜前板式换热器是压力较高的冷凝器,因此导致吸气压力迅速增大,而压缩机的排气腔和风冷换热器相通,除霜前风冷换热器是压力较低的蒸发器,致使排气压力迅速下降.对于逆循环除霜:排气压力从0s 的1810.05kPa 先降低到5s 的989.28kPa ,然后持续降低到18s 的856.68kPa ;吸气压力从0s 的280.97kPa 升高到5s 的682.58kPa 左右,再迅速降低到18s 的508.02kPa .对于热气旁通除霜:由于压缩机的排气腔与除霜前压力较低的风冷换热器连通,排气压力从0s 的1803.18kPa 先降低到11s 的1300.26kPa ,然后迅速升高到21s 的1438.65kPa ;吸气压力从0s 的321.71kPa 持续升高到21s 的427.45kPa .显然,在启动阶段,热气旁通除霜的排气压力波动幅度为502.92kPa ,吸气压力的波动幅度为105.74145 第5期 黄 东,等:风冷热泵冷热水机组热气旁通除霜与逆循环除霜性能对比kPa,分别都小于逆循环除霜的953.37kPa和401.61kPa,对设备的机械冲击也相应较小.当启动阶段结束时,热气旁通除霜的排气压力比逆循环除霜高581.97kPa,而吸气压力比逆循环除霜低80.57kPa.2种除霜模式的进、出水温度变得基本相同,如图4所示.2.2融霜阶段热气旁通除霜的融霜阶段从21～211s,而逆循环除霜从18～48s.如图2所示,2种除霜方式的吸、排气压力都不断上升:热气旁通除霜的排气压力从21s的1438.65kPa增大到211s的1578.12 kPa,吸气压力从21s的427.45kPa增大到211s 的459.50kPa;逆循环除霜的排气压力从18s的856.68kPa增大到48s的1062.22kPa,吸气压力从18s的508.02kPa增大到48s的566.61kPa.在融霜阶段,2种除霜方式的过热度变化和热力膨胀阀开度完全不同.由于热力膨胀阀的压力引管和温包位于四通换向阀与气液分离器之间,因此图5中的蒸发温度是此处的压力传感器对应的饱和温度,过热度是热电偶测得的温度与饱和温度之差.图5显示:逆循环除霜的热力膨胀阀过热度一直都比较大;热气旁通除霜的过热度一直在0℃左右.当逆循环除霜时,融霜后的制冷剂液体节流后进入板式换热器(蒸发器),此时板式换热器的进水温度不仅较高(大于35℃),而且由于水泵的运转使水侧的换热系数也较大,相应制冷剂的出口温度和过热度较高,因此热力膨胀阀一直处于最大开度.对于热气旁通除霜,融霜后的制冷剂液体进入气液分离器,在压缩机的抽吸作用下闪发成饱和气体,过热度一直在0℃左右,因此热力膨胀阀一直处于关闭状态.2种除霜方式的进、出水温度的区别也非常显著.对于热气旁通除霜,压缩机的排气被直接旁通至风冷换热器,未经过板式换热器,进出水温度也基本相同(出水温度变得与进水温度基本相同),但板式换热器仍处于高压侧,因此进、出水的温度也比较高,与除霜前基本相同,对舒适性影响不大.对于逆循环除霜,除霜时板式换热器作为蒸发器,制冷剂在其中吸收循环水的热量蒸发,出水温度大幅度降低,并会从房间吸热,影响房间的舒适性.热气旁通除霜的融霜阶段持续了190s,逆循环除霜持续了30s.造成融霜时间差别比较大的根本原因在于除霜能量的来源.逆循环除霜能量的来源有2个:一个是压缩机的输入功率;另一个是从板式换热器(蒸发器)的循环水中吸收的热量.循环水的温度会降低并从房间内吸热,不仅导致房间温度大幅度降低,而且恢复制热后需要补偿除霜吸收的热量,房间温度要经过较长的时间才能恢复到除霜前的状态.因此,在整个逆循环除霜过程中,房间的温度先剧烈下降,然后再慢慢上升,波动幅度比较大,舒适性比较差.对于热气旁通除霜,除霜能量主要来自压缩机的输入功率,未从循环水和房间内吸热,同时恢复制热后房间温度很快恢复,整个过程中房间温度波动小,舒适性较好.制冷剂流过分液器和分液毛细管的能量损失,也是热气旁通除霜方式融霜阶段时间较长的另一个重要原因.由图3可知,对于2种除霜方式,风冷换热器制冷剂的进口温度基本相同,但热气旁通除霜时制冷剂还必须流过分液器和分液毛细管,分液器和分液毛细管会产生较大压降和吸收部分热量,造成制冷剂温度降低,产生能量损失,如图7所示,在21s时分液器进出口的温降甚至达到45℃(此时进入风冷换热器的制冷剂温度仅为30℃),用于除霜热量的品质显著降低了.在热气旁通除霜的融霜阶段,吸气过热度一直维持在0℃,导致排气过热度不断降低.融霜后的制冷剂液体进入气液分离器,部分液体在压缩机的抽吸作用下闪发成饱和气体,如图5所示,由于压缩机的吸气过热度一直在0℃左右,造成压缩机的排气温度和排气过热度不断降低,这个现象暗示如果霜层太厚,融霜时间较长时,过低的排气过热度和排气温度会危及压缩机的安全运行,这需要以后进一步研究.2.3排水阶段热气旁通除霜的排水阶段从211～272s,而逆循环除霜的排水阶段从48～94s.在此阶段,霜基本被融化完,如果系统立刻恢复制热状态,风冷换热器上残留的水会结成冰,因此必须留出一定的时间排水.在排水阶段,2种除霜方式的吸、排气压力变化存在较大区别.从图2可知:热气旁通除霜的吸、排气压力变化非常平稳,排气压力从211s的1578.12kPa缓慢降低到272s的1536.92kPa,吸气压力从211s的459.50kPa降低到454.16kPa;当逆循环除霜时,排气压力从48s的1062.22kPa 快速增到94s的1531.12kPa,吸气压力从48s的566.61kPa增大到94s的703.94kPa.逆循环除霜的排气压力升高,使流过热力膨胀245西安交通大学学报第40卷阀的制冷剂流量增大,而制冷剂流量的增大,一方面使板式换热器进、出水温差加大(如图4所示),另一方面使板式换热器出口的制冷剂温度也降低了,导致压缩机的吸气过热度也随着降低.2.4恢复阶段当风冷换热器的出口温度超过10℃时,终止除霜循环,机组恢复制热循环.对于逆循环除霜方式,四通换向阀换向,把系统从除霜状态切换到制热状态,同时启动风机.对热气旁通除霜模式,关闭热气旁通电磁阀,同时启动风机.从图5可知:在恢复阶段,逆循环除霜的过热度在124～181s内一直处于0℃,时间较长,因为在除霜阶段,风冷换热器作为冷凝器,其中存有大量的制冷剂液体,当恢复制热循环后,风冷换热器与压缩机吸气口连通,制冷剂液体进入气液分离器,在压缩机的抽吸作用下,液体不断闪发成气体,使吸气过热度处于0℃左右.对于热气旁通除霜而言,不管在除霜阶段还是恢复阶段,压缩机的吸气口都与风冷换热器连通,所以不存在大量液体进入气液分离器的现象,所以过热度为0℃的时间较短.3结论(1)逆循环除霜的能量来源包括压缩机的输入功率以及从循环水和房间的吸热量,除霜时间较短,但会导致房间温度剧烈下降,恢复制热后又需要补偿除霜吸收的热量,使房间温度恢复到除霜前的状态,房间温度波动剧烈,幅度也比较大,舒适性较差.(2)热气旁通除霜的能量只来自压缩机的输入功率,但制冷剂流过分液器和分液毛细管时存在较大的能量损失,因此除霜时间比逆循环长178s,而且房间温度在除霜前后波动非常小,舒适性较好.(3)在热气旁通除霜方式的融霜阶段,压缩机的吸气过热度一直在0℃左右,导致排气温度和排气过热度不断降低,为防止排气过热度太小危及压缩机的安全,客观上需要限制霜层的厚度.(4)与逆循环除霜相比,热气旁通除霜具有很多优点:除霜过程中房间波动非常小,舒适性较好;除霜过程和切换时,压力变化平稳,造成的机械冲击比较小;室内换热器的表面温度未降低,恢复制热后马上吹出热风;启动和终止除霜时,不会产生四通阀换向的气流噪声等.热气旁通除霜值得进一步研究.参考文献:[1]’N eal D L,Pterso n K T,Anan d N K.Effect ofshort-tu be ori fic 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二氧化碳空气源热泵性能研究
二氧化碳空气源热泵性能研究二氧化碳空气源热泵性能研究引言二氧化碳（CO2）作为一种环保、零臭氧破坏潜力的制冷剂，被广泛应用于热泵技术中。
相比传统的氟利昂制冷剂，CO2具有较低的温室效应和全球变暖潜力，是一种理想的替代品。
本文旨在探讨CO2作为空气源热泵的性能表现以及可能的改进方向。
1. CO2空气源热泵的基本原理与工作循环CO2空气源热泵系统由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置组成。
其工作循环包括压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个过程。
在压缩过程中，CO2被压缩至较高的温度和压力；在冷凝过程中，CO2通过与空气接触释放热量；在膨胀过程中，CO2经过膨胀阀进入蒸发器，在吸热过程中吸收空气中的热量；最后，再次进入压缩机循环。
2. CO2空气源热泵的性能特点（1）环保性能：CO2是一种无毒、无味、无色的天然气体，不会对环境产生污染。
与氟利昂等制冷剂相比，CO2对臭氧层破坏的潜力较小，对全球变暖的贡献也较小。
（2）热效率：CO2空气源热泵具有较高的热效率，能够在较低的温度下提供热量。
由于CO2的特性，其工作温度范围较宽，适用于冬季供暖和夏季制冷。
（3）可靠性：CO2空气源热泵系统由于工作温度不会超过其临界温度，避免了传统制冷剂在高温下的压缩能力下降和气相返回等问题，提高了系统的可靠性。
（4）节能性：CO2空气源热泵利用冷凝器与环境空气进行热交换，能够充分利用环境的低温热能。
与传统的电加热或燃气锅炉相比，其能效比更高，具有更低的能耗。
3. CO2空气源热泵的改进方向（1）提高热效率：通过改进蒸发器和冷凝器的结构设计，增加换热面积，改善传热效果，提高系统热效率。
（2）降低系统成本：研发低成本、高效率的CO2压缩机和膨胀阀，减少系统投资成本。
（3）优化控制策略：通过智能控制技术，实现系统运行的智能化、自动化，提高系统的稳定性和经济性。
（4）应对极端天气条件：针对极寒天气，改进制热方式，提高系统抗寒能力；针对极热天气，改进降温方式，提高系统制冷效果。
制冷剂循环性能对比及物性分析
效 应 （ ＷＰ） 。开 展 环 境 友 好 性 的 制 冷 剂 替 代 Ｇ …
工 作具 有 积极 意义 ＿ 。 ２
Ｏ （ｅａｉｅ１ Ｒ－ ） ＧＷＰ（ ｌｔ ｅＩ Ｏ２ ＤＰ ｒｌｔｖ １ ｏ １ ｒ ａｉ Ｃ ） ｅ Ｏ
图 １ 制冷剂 的 Ｏ Ｐ和 Ｇ Ｐ值 Ｄ Ｗ
收 稿 日期 ： ２ １ ０ ２—０ ０ ３— ９
基金项 目： 河北省高等学校科学技术研究重点基金资助项 目（Ｚ ２ ｉ ｌ５ ＤＯＯＯ ）
ＦＬＵＩ ＭＡＣＨＩ Ｄ ＮＥＲＹ
Ｖｏ． ０， ． ２ ２ １ ４ Ｎｏ ７， ０１
算 了给定压 力 （ ３ Ｐ ） ， １４ ，２ ， ５ ａ Ｐ＝ Ｍ ａ 下 Ｒ ３ａ Ｒ ２ Ｒ１２ ， Ｒ ９ ， ７４和 Ｒ １ 制 冷 剂 的粘 度 及 密 度 随 ２０Ｒ４ ７７６种
图 ４ ７分别给出了 Ｃ ～ Ｏ 及其他制冷剂的循
环原理 和 Ｔ—ｓ 。 图
冷凝 器
温度的变化情况。
４ ０ ０
２０ ０
一
集
蒸发器
０
—
图 ４ 氟利昂单级循环原理
５Ｏ １ Ｏ ２
２ ０
温度（ ） ｏ ｃ
图 ２ 温度对粘度的影 响
７０ ０
图 ５ 氟利 昂单级循环 Ｔ— ｓ
失； （） ３ 压缩 机效 率设 为 ７ ％ ； ５ （ ） 发 温度 范 围设为 一１ １ ℃ ； ４蒸 ０— Ｏ
出口温度不断增加 ， Ｏ 跨临界循环性能降低 ， Ｃ： 甚 至要低于其它制冷剂循环 性能。分析表 明， Ｏ Ｃ 跨 临界循 环具 有 排 气 温 度 高 、 度 滑移 大 以及 气 温
Ｌ Ｌ
与图 ８相似 ； 由图 ｌ １可知 ， 在气体冷却器 出口温 度较低时， Ｏ 跨临界循环性能最优 ， Ｃ： 随着冷凝器
R290与R22的制冷性能比较分析及替代实验
R290 与R22 的制冷性能比较分析及替代实验南京化工职业技术学院机械技术系涂中强* 张蕾邱俊洁摘要对R290 和R22 的热力学性质进行了比较分析。
在标准空调工况Ⅱ下，对它们的理论制冷循环性能进行了对比；并在KFR-35GW/R(35540)-N5 型分体式热泵型挂壁式房间空调器上进行R290 替代R22 的实验。
实验结果表明:在不对空调器作任何改动的情况下，在恰当充液量下，R290 的制冷量与R22 几乎相等，且能效比有所增加。
关键词制冷性能；制冷剂；空调器；比较分析；替代实验The Refrigeration Proformangce Comparing Ana ly s isand Displace me nt Experime nt between R290 and R22Tu Zhongqiang, Zhang Lei and Qiu JunjieAbstract The paper compare and analysis thermodynamic property between R290 and R22.based on standard refrigera- tion conditionⅡ, it also contrasts their refrigeratiaon circle proformangce.The expeiment of R290 displacing R22 is done in the air-conditioner types KFR-35G W/R(35540)-N5.T h e result indicate that:if it has the approprate filling refrigerant volume, in the unimproved system, comparing with R22; R290’s refrigerating capacity is almost equal, R290’s refrigerat- ing cop is increased.Keywords Refrigeration Proformance; Refrigerant; Air-con dition;o m p ari ng analysis; Displacement experiment0 引言自198 7 年《蒙特利尔议定书》签订以来，各国纷纷展开了对CFCs 和HCFCs 物质的替代物的研究，在199 7 年签订《京都议定书》以前，C F C s 和HCFCs 类的制冷剂替代研究主要以保护臭氧为目的，主要研制HCFs进而发展为HFCs类制冷剂。
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随着我国社会的高速发展和人民生活水平的提高，经济发展与环境保护的矛盾也日益突出。
为减少采暖燃煤使用量、改善空气环境、提高能源使用效率，我国北方开始推广“煤改电”、“煤改气”等一系列政策。
北京怀柔区实施“煤改电”政策后，在电价方面将取消阶梯电价，并且在采暖期最低可享受0.1元/度的优惠电价；在采暖设备方面，对空气源热泵按照实际供热面积每平米200元补贴。
基于节能环保的环境要求和供热采暖的生活需求，采暖用空气源热泵代替传统锅炉已成为一种发展较快的趋势。
1 研究现状1.1热泵发展近况近年来国内外众多高校、研究机构和企业都一直致力于解决热泵在全年长期运行中的问题，尤其是在低温工况下运行的问题。
早在2003年，清华同方就宣称将某热泵产品进行技术革新，使得该产品的工作环境从（-8～7）℃扩大到（-15～45）℃。
2006年，南京工业大学的学者王伟设计并搭建了一台可单双级切换的压缩空气源热泵热水器，制冷剂选用R134a，得到双级压缩热泵热水器在-20℃的环境下运行COP能保持在1.5左右，相对于电热水器有较明显的优势。
广东长菱空调气冷机公司陈俊骥设计搭建一套采用中间喷射的涡旋热泵热水器并进行了实验，实验表明：该系统能在-20℃～43℃的环境温度下正常运行，制取热水的水温达到65℃；在-15℃的环境温度以下，该设备COP依然能保持在2.0以上。
国外对低温空气源热泵热水器的研究主要集中在日本、美国和一些西欧国家。
美国学者Wang X等在2009年以R410A 为工质建立一个11kW的实验台，比较了经济器和闪发器对制冷制热的影响，得出结论：外界环境为46.1℃时，闪发蒸汽喷射相对于单级系统制冷量和制冷系数分别提高14%和4%；外界环境为-17.8℃时，制热量和制热系数分别提高30%和20%。
1.2热泵循环研究进展基于热泵技术的发展要求，许多国内外学者对不同的热泵循环进行了理论对比分析，也根据不同的循环理论进行实验研究。
热泵循环的主要形式分为：单级压缩制热循环、双级压缩制热循环、复叠式制热循环三种。
其中双级压缩制热循环中包括液体喷射技术、闪发蒸汽喷射技术等一些新型技术的应用。
2015年，日本学者Chieko Kondou等本文以热力学性能为评价指标，对R22、R134a、R410a、R717和R744等十六种常用制冷剂进行对比，分析其在单级、双级和复叠式热泵循环下的性能。
综合分析各工质的环保、安全性、制热效率、自然度等因素，得出CO2单级热泵循环系统为最优的热泵循环系统,并从热力学角度，分析了CO2热泵系统循环性能的影响因素。
多种制冷剂热泵循环性能的对比分析上海理工大学/吕静 张旭 赵琦昊北京凯昆广胜新能源电器有限公司/张继凯 赵德鹏研究了工质分别为R717、R365mfc、R1234ze(E)和R1234ze(Z)在冷凝温度从80℃到160℃下对双级和三级复叠式热泵机组理论计算，得出R1234ze(Z)具有较高的能耗比。
清华大学的学者石文星在2008年，详细介绍两种新型的热泵循环技术：液体喷射技术和闪发蒸汽喷射技术，并对闪发蒸汽喷射制热循环，用R410A为工质进行热力学理论计算，得出：温度效率对制热量和COP单调影响的关系；喷射比对制热量和COP的影响不大。
2011年，上海理工大学的学者白建民依据复叠式制冷循环的原理，从理论上分析复叠式高温热泵的可行性，并建立实验台进行实验研究。
2015年，东南大学的陶玉鹏对液体喷射制热循环与单级压缩制热循环进行对比分析，得出液体喷射式制热循环能够提高热泵在低温下的COP值，降低了压缩机排气温度。
国外内学者对热力循环的研究主要集中在给定制冷剂的条件下，由于实验设备或者成本的原因，并没有充分考虑不同制冷剂在不同热泵循环下的热力性能区别。
2 多种制冷剂热泵循环性能分析由于不同制冷剂在不同热力循环下的能耗比并不相同，笔者以天津大学马一太教授提出的自然度为评价指标，选择满足环保要求的制冷剂，计算其在不同的热力循环下能耗比（COP）的具体值，根据COP的大小来选择效率最高的制冷剂作为热泵循环的工质。
考虑到GB/T 23123-2008中的要求和实际出水温度的需求，取冷凝温度为55℃，过冷过热均为0℃，不考虑回热。
液体喷射式和闪发蒸汽式制热循环可以近似归类为双级压缩循环。
本论文针对16种常用制冷工质，蒸发温度在-25℃至15℃范围内，研究其单级压缩、双级压缩和复叠式制热循环的COP值。
2.1 在单级压缩循环中的对比图1 单级压缩制热循环图1所示为R22、R134a、R410a、R717、R744（CO2）等十六种常规的制冷剂或制冷剂组合在单级压缩循环下的COP值。
由图1可以看出，所有制冷剂的COP值均随着蒸发温度的升高而增大，增加趋势相同；其中R717的COP值最高的，之后依次为R744、R22、R134a、R290等。
R717（NH3）由于其本身的绝热指数较大，经过绝热压缩后具有较高的排气温度，使得其再冷凝器内的放热量较大，具有较高的COP。
COP蒸发温度（℃）图2 双级压缩制热循环图2为16种工质在双级压缩循环下的能耗比，与单级压缩相类似，所有制冷剂的COP均随着蒸发温度的升高而增大；R717、R744、R22和R134a 的COP处于前四；在相同的蒸发温度下，双级压缩的COP值高于单级压缩的COP值，蒸发温度越低，两者的差距越大，说明双级压缩制热循环比单级压缩制热循环具有更大优势。
2.3 在复叠式制热循环中的对比.图3 复叠式制热循环图3表示复叠式制热循环下，各工质对在不同蒸发温度下的COP值。
图例中前面为低温循环下的工质，后面为高温循环下的工质。
蒸发冷凝器内的换热温差取3℃。
由图中可以看出，复叠式制热循环的COP高于单级压缩制热循环，但略小于双级压缩制热循环。
这是因为在蒸发冷凝器内存在换热温差，导致整体的效率下降。
2.4 单级、双级循环下的压比在实际运行与理论循环还是存在巨大的区别：在实际循环中压缩机内压缩为非等熵过程，进、排气阀均会有节流损失，特别是活塞式制冷压缩机，当压力比接近20时，容积效率将接近0，所以压比可以作为考量的一个重要指标。
图4单、双级压比图4表示R22、R134a、R717、R744这四种COP值较大的制冷剂在单、双级循环下的高低压之比。
图中可以看出R717（NH3）的压比在单、双级内对比均为最大值，特别是在单级、-25℃蒸发温度的情况下压比达到15.26，这说明在实际运行中其压缩机容积效率较低，导致系统效率下降，远达不到理论计算中3.2的COP值。
从图中还可以看出R744（CO2）在单级压缩循环的压比小于7，接近其它三种工质在双级压缩下的压比。
这是由于R744（CO2）在低蒸发温度下具有较高压力，压缩到高压的压比小，提高了压缩机的运行效率。
2.5 自然度的比较依据制冷剂国标GB7778-2008中给出的将ODP、GWP等因素结合的环境影响评估方法，天津大学马一太教授将该方法进行改进优化，提出结合安全指标毒性、可燃性和环保指标ODP、GWP的评价指标-自然度。
考虑到自然度指标综合了安全性能指标和环境影响指标，能够较为全面的判断制冷剂的综合性能，所以在制冷剂筛选中作为工质的评判标准之一。
表1 制冷剂环保特性制冷剂安全等级ODP GWP自然度R22A10.00417900.62R134a A1013700.81R290A30200.90R32A207160.85R717B2000.92R744A1010.99R600a A3030.89R152a A201400.90R406a A10.05715600.61R407c A1015300.77R417a A1019500.70 R1234yf B10 4.40.89表1内包含各制冷剂环保特性参数，其中自然度越接近1，表面其自然度评价值就越高，对环境、运行安全的影响就越小，因此自然度可以作为对环境影响大小的重要参考指标。
从自然度角度来看，R744（CO2）相比于其它制冷剂具有较大的环保优势，之后自然度较高的依次为R717（NH3）、R290、R152a、R1324yf。
综上所述，由自然度可以看出CO2作为未来制冷剂在环保、安全方面的潜力还是十分巨大的，CO2在单级压缩循环和双级压缩循环中均有较高的COP值，相对于其它制冷剂有更大的优势，CO2在冷凝器内温度下降恰好与水的温升相匹配，这种温度滑移正好与所需的变温热源相匹配，属于一种特殊的洛伦兹循环，使得换热系数，系统的能耗比增加，考虑到系统的COP，同时兼顾到可行性和设备制造成本等因素，热泵热水器采用CO2单级压缩循环较为合理。
3 CO2单级压缩循环影响因素热泵循环过程中，CO2在冷凝器内处于超临界状态，故称为跨临界循环，冷凝器称为气冷器。
对蒸发温度、压缩机效率、排气压力、气冷器进、出口水温等对其性能的影响进行定性分析。
图5 CO2热泵循环图（1）蒸发温度图5中可以看到：当其他因素不变，蒸发温度下降时，系统循环从1-2-3-4变成了1’-2’-3-4’，h1’-h4’<h1-h4即单位质量制冷蒸发热量减少，再加之压缩机输入功率增加，使得整体系统制冷COPr下降，由于制热循环COPh=COPr+1,制热效率也随之下降。
此外，当高压侧压力不变，蒸发温度下降的同时，蒸发温度也随之下降，使得压比增大，压缩机效率降低，系统的COP减小。
（2）高压侧压力由图5中可以看出，随着高压侧压力的升高，系统循环变成了1-2’’-3’’-4’’， 所以在气冷器出口温度一定时，随着高压侧压力的升高，其等温线斜率越大，制热量的增量随着高压侧压力的升高而有所减少（压力从3点增加到3’’点时，焓值变化不大）。
但等熵线的变化趋势近似于直线（1-2-2’’），即随着高压侧压力的升高，压缩机的功耗呈线性增加。
因此，当其它参数不变时，随着高压侧压力的增加，整个系统的COP存在一个极大值。
通常将系统的COP最大时的高压侧压力称为CO2热泵循环的最优高压压力。
国内外学者S.M.Liao、Friedrich Kauf和廖胜明等人对跨临界CO2热泵循环的最优高压压力做了深入研究，并给出最优高压压力的计算公式。
研究表明，系统最优高压压力主要受蒸发温度、气冷器出口温度和压缩机性能影响，通常情况下，忽略压缩机效率的影响，其计算公式为：p opt=(2.788-0.0157×t e)×t c+(0.381×t e-9.34)(bar)其中，t e——蒸发温度，℃。
t c——气冷器出口温度，℃。
（1）压缩机性能压缩机效率对系统的COP具有较大的影响，压缩机作为热泵循环的核心部件，其效率越高。
对于活塞式压缩机来说其总效率也就是容积效率ηv，主要受到余隙系数λv、节流系数λp、预热系数λt和气密系数λl的影响。