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摘 要：对R32在变频一拖多空调器中的应用进行了实验研究，优化了系统的匹配，根据CEN标准，测试了系统的欧洲季节能效，并与R410A的系统进行了对比。性能试验测试结果表明，R32系统的最佳冷媒充注量与R410A系统相比减少了26%，最佳季节能效（SEER）和季节性能系数（SCOP）比R410A系统分别提高了7.4%和4%，低温制热能力与R410A系统相比略高。但是R32系统的排气温度比较高，在额定制冷工况下，与R410A系统相比，排气温度升高了11.8 ℃。
关键词：一拖多空调器 R32 欧洲季节能效 R410A
中图分类号：TU831 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）05（a）-0051-03
1 试验装置与试验测试步骤
1.1 试验测试装置介绍
为了验证R32在一拖多空调器中的运行特性，选取了一套热泵型一拖二房间空调器，测试样机包括一个室外机和两个室内机，其中的主要部件及其配置参数包括：（1）R32冷媒压缩机1台；（2）翅片盘管式冷凝器2排，?9×25.4；（3）翅片盘管式蒸发器3排，?7×21.0；（4）电子膨胀阀2个。
采用焓差法测试一拖二空调器。从焓差法实验室可以获得包括空调器的制冷能力、制热能力、功率、电压、电流、能效比、风量，以及空调器室内、外侧的进、出口温度和风量等数据，同时在空调器的蒸发器出口及中部、冷凝器的出口及中部、压缩机的排气管路与回气管路及底部外壳共布置7个热电偶温度传感器进行温度测量，所有测量数据利用实验室配置的数据采集软件在线对测试数据进行采集和记录。
1.2 试验测试步骤介绍
试验测试步骤包括以下几个部分：（1）将试验样机按匹配好的充注量充注R410A，按照欧洲制冷和制热工况测试，同时测试在低温环境的制热量；（2）测试完成后将机组内的R410A回收干净，抽真空后注入适量的R32制冷剂，进行最佳充注量匹配试验；（3）完成R32最佳充注量匹配试验后，按照欧洲制冷与制热工况对样机再次测试，调整参数来优化系统的制冷与制热性能，测试系统在低温环境的制热量。
2 试验测试结果与分析
2.1 R32最佳充注量分析
由于不同制冷剂充注量对空调器的影响不同，在R410A一拖二空调器充注量的基础上，对R32最佳充注量进行了匹配试验，冷媒充注量分别为1 700 g，1 500 g，1 350 g，1 280 g，1 100 g。
从试验中可以得出，随着制冷剂充注量的升高，能效比先升高后下降，制冷量先迅速升高后增长缓慢。在充注量为1 280 g时，能效比出现了峰值，主要原因是当充注量过小时，蒸发器出口制冷剂热度大，换热面积未充分利用，制冷量小；当充注量过大时，蒸发器出口制冷剂处于两相区，冷量没有充分发挥出来，同时压缩机功率大，造成能效比下降。
2.2 R32系统性能匹配优化分析
为了优化R32一拖二空调器的制冷性能，针对不同工况对能力输出比例的要求权重调整频率、室内风机转速、室外风机转速、电子膨胀阀开度等参数，在最佳冷媒充注量的基础上，图1为在不同参数条件下系统制冷SEER的变化。图1中为5种设定参数下系统的SEER，从图1中可以看出，随着不同参数的调整，SEER会出现逐渐升高然后下降的趋势，系统的SEER会出现一个最优值，即在第3种设定参数下系统的SEER可达到6.76。
在对R32系统进行优化匹配的基础上，图2为R32系统在最佳匹配状态下的SEER和SCOP与R410A系统最佳匹配状态下SEER和SCOP的比较。从图2中可以看出，与R410A系統相比，R32系统的SEER提高了7.4%，SCOP提高了4%。
图3为R32与R410A系统制冷/制热能效比的比较。从图3（a）中可以看出，在制冷模式的4个典型工况下，R32系统的能效比均高于R410A系统。在25/20室外工况下，R32系统能效比增幅最大，为8.2%，这反映了R32制冷剂在一拖多空调器中制冷模式下变工况运行的优势。从图3（b）中可以看出，在制热模式下，R32系统能效比略高于R410A系统，在室外2/1工况下COP增幅最大，为6.5%。
图4为在额定制冷/制热工况下R32系统与R410A系统的排气温度比较。在额定制冷工况下，R32系统排气温度比R410A系统高出11.8 ℃，说明在R32应用于一拖二空调器时，要开发可靠性更高，更耐高温的压缩机部件，同时，在高温制冷模式中，需要对变频一拖多空调器中电控参数在R410A的基础上重新设定，避免出现电控盒发热严重或者运行过程压缩机限频等故障。图4中，额定制热下R32系统的排气温度相比R410A系统高出了6.2 ℃，制热模式中排气温度高有利于提高系统的制热能力和能效。
3 结论
对目前空调行业中应用广泛的过渡性制冷剂R410A及环保型制冷剂R32在变频一拖多空调器中的应用进行了对比分析和研究，结论如下：（1）在热物理性质方面，研究了变频一拖二空调器系统R32的最佳充注量，测试数据表明，在同一系统中，R32的最佳充注量减少，与R410A充注量相比，减少了26%。（2）在系统性能研究方面，R32系统在制冷模式4个特定工况中能效比均高于R410A系统，在制热模式下的5个特定工况中能效比略高于R410A系统。同时，对系统的季节能效比进行了测试，结果表明，与R410A系统相比，R32系统的SEER提高了7.4%，SCOP提高了4%。这些数据充分验证了R32在一拖多空调器中应用的巨大潜力及与R410A系统比较所具有的优势。（3）在安全性能方面，需要指出的是，R32系统在额定制冷/制热工况下压缩机排气温度均高于R410A系统，在额定制冷时，R32系统排气温度高出了11.8 ℃，这个数据表明，在加速R32应用于变频一拖多空调器的同时，需要强化系统的可靠性，尤其是要研发耐热性能更好的变频压缩机，同时，根据需求在原来R410A一拖多空调器基础上对控制逻辑进行合适地更改以适应R32的特性。 綜合以上分析可以看出，R32应用于一拖多空调器中具有极大的潜力，相比于R410A系统，R32系统的性能将进一步提升，系统更加安全环保。
参考文献
[1]汪训昌.《蒙特利尔议定书》缔约方第19次会议第XIX/6号决定及相关决议的解读与述评[J].暖通空调，2009，39（1）：53-61.
[2]J.M.Calm，P.Domanski.R22 replacement status[J].Ashrae J.，2004，46（8）：29-39.
[3]H M Pham，R.Rajendran.R32 and HFOs as low-GWP refrigerants for air-conditioning[C]//Proceedings of 14th International Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue University.2012.
[4]Taira S，Yamakawa T，Nakai A，et al.Examination regarding air-conditioners and heat pumps，using the next generation refrigerants[C]//In：IEA Heat Pump Conference.2011.
[5]朱明善，史琳.在家用/商用空调中用R32替代R22的探索[J].制冷与空调，2009，9（6）：31-34.
[6]Tu X，Liang X，Zhuang R.Study of R32 refrigerant for residential air-conditioning applications[C]//International Congress of Refrigeration.2011.
[7]Huang Y，Yin Q，Yu J，et al.Comparative experimental researches of air-to-water heat pump with R32 and R410A for household[C]//International Congress of Refrigeration.2011.
关键词：一拖多空调器 R32 欧洲季节能效 R410A
中图分类号：TU831 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）05（a）-0051-03
1 试验装置与试验测试步骤
1.1 试验测试装置介绍
为了验证R32在一拖多空调器中的运行特性，选取了一套热泵型一拖二房间空调器，测试样机包括一个室外机和两个室内机，其中的主要部件及其配置参数包括：（1）R32冷媒压缩机1台；（2）翅片盘管式冷凝器2排，?9×25.4；（3）翅片盘管式蒸发器3排，?7×21.0；（4）电子膨胀阀2个。
采用焓差法测试一拖二空调器。从焓差法实验室可以获得包括空调器的制冷能力、制热能力、功率、电压、电流、能效比、风量，以及空调器室内、外侧的进、出口温度和风量等数据，同时在空调器的蒸发器出口及中部、冷凝器的出口及中部、压缩机的排气管路与回气管路及底部外壳共布置7个热电偶温度传感器进行温度测量，所有测量数据利用实验室配置的数据采集软件在线对测试数据进行采集和记录。
1.2 试验测试步骤介绍
试验测试步骤包括以下几个部分：（1）将试验样机按匹配好的充注量充注R410A，按照欧洲制冷和制热工况测试，同时测试在低温环境的制热量；（2）测试完成后将机组内的R410A回收干净，抽真空后注入适量的R32制冷剂，进行最佳充注量匹配试验；（3）完成R32最佳充注量匹配试验后，按照欧洲制冷与制热工况对样机再次测试，调整参数来优化系统的制冷与制热性能，测试系统在低温环境的制热量。
2 试验测试结果与分析
2.1 R32最佳充注量分析
由于不同制冷剂充注量对空调器的影响不同，在R410A一拖二空调器充注量的基础上，对R32最佳充注量进行了匹配试验，冷媒充注量分别为1 700 g，1 500 g，1 350 g，1 280 g，1 100 g。
从试验中可以得出，随着制冷剂充注量的升高，能效比先升高后下降，制冷量先迅速升高后增长缓慢。在充注量为1 280 g时，能效比出现了峰值，主要原因是当充注量过小时，蒸发器出口制冷剂热度大，换热面积未充分利用，制冷量小；当充注量过大时，蒸发器出口制冷剂处于两相区，冷量没有充分发挥出来，同时压缩机功率大，造成能效比下降。
2.2 R32系统性能匹配优化分析
为了优化R32一拖二空调器的制冷性能，针对不同工况对能力输出比例的要求权重调整频率、室内风机转速、室外风机转速、电子膨胀阀开度等参数，在最佳冷媒充注量的基础上，图1为在不同参数条件下系统制冷SEER的变化。图1中为5种设定参数下系统的SEER，从图1中可以看出，随着不同参数的调整，SEER会出现逐渐升高然后下降的趋势，系统的SEER会出现一个最优值，即在第3种设定参数下系统的SEER可达到6.76。
在对R32系统进行优化匹配的基础上，图2为R32系统在最佳匹配状态下的SEER和SCOP与R410A系统最佳匹配状态下SEER和SCOP的比较。从图2中可以看出，与R410A系統相比，R32系统的SEER提高了7.4%，SCOP提高了4%。
图3为R32与R410A系统制冷/制热能效比的比较。从图3（a）中可以看出，在制冷模式的4个典型工况下，R32系统的能效比均高于R410A系统。在25/20室外工况下，R32系统能效比增幅最大，为8.2%，这反映了R32制冷剂在一拖多空调器中制冷模式下变工况运行的优势。从图3（b）中可以看出，在制热模式下，R32系统能效比略高于R410A系统，在室外2/1工况下COP增幅最大，为6.5%。
图4为在额定制冷/制热工况下R32系统与R410A系统的排气温度比较。在额定制冷工况下，R32系统排气温度比R410A系统高出11.8 ℃，说明在R32应用于一拖二空调器时，要开发可靠性更高，更耐高温的压缩机部件，同时，在高温制冷模式中，需要对变频一拖多空调器中电控参数在R410A的基础上重新设定，避免出现电控盒发热严重或者运行过程压缩机限频等故障。图4中，额定制热下R32系统的排气温度相比R410A系统高出了6.2 ℃，制热模式中排气温度高有利于提高系统的制热能力和能效。
3 结论
对目前空调行业中应用广泛的过渡性制冷剂R410A及环保型制冷剂R32在变频一拖多空调器中的应用进行了对比分析和研究，结论如下：（1）在热物理性质方面，研究了变频一拖二空调器系统R32的最佳充注量，测试数据表明，在同一系统中，R32的最佳充注量减少，与R410A充注量相比，减少了26%。（2）在系统性能研究方面，R32系统在制冷模式4个特定工况中能效比均高于R410A系统，在制热模式下的5个特定工况中能效比略高于R410A系统。同时，对系统的季节能效比进行了测试，结果表明，与R410A系统相比，R32系统的SEER提高了7.4%，SCOP提高了4%。这些数据充分验证了R32在一拖多空调器中应用的巨大潜力及与R410A系统比较所具有的优势。（3）在安全性能方面，需要指出的是，R32系统在额定制冷/制热工况下压缩机排气温度均高于R410A系统，在额定制冷时，R32系统排气温度高出了11.8 ℃，这个数据表明，在加速R32应用于变频一拖多空调器的同时，需要强化系统的可靠性，尤其是要研发耐热性能更好的变频压缩机，同时，根据需求在原来R410A一拖多空调器基础上对控制逻辑进行合适地更改以适应R32的特性。 綜合以上分析可以看出，R32应用于一拖多空调器中具有极大的潜力，相比于R410A系统，R32系统的性能将进一步提升，系统更加安全环保。
参考文献
[1]汪训昌.《蒙特利尔议定书》缔约方第19次会议第XIX/6号决定及相关决议的解读与述评[J].暖通空调，2009，39（1）：53-61.
[2]J.M.Calm，P.Domanski.R22 replacement status[J].Ashrae J.，2004，46（8）：29-39.
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[7]Huang Y，Yin Q，Yu J，et al.Comparative experimental researches of air-to-water heat pump with R32 and R410A for household[C]//International Congress of Refrigeration.2011.