新冷媒高能效分体机设计案例.docx

1、新冷媒高能效分体机设计案例 目前，出口欧盟的空调器必须是新冷媒的，而且欧盟对空调器实行了新的能源标签制度，而美的2003年以前出口的新冷媒空调器的能效比只能达到欧盟能源标签的E级，比国内部分同行低，因此，研究高能效比的新冷媒空调器十分必要。（现在在美的出口的R407C冷媒的空调器已可达欧洲B级能效，R410A的已经可达A级能效。）房间空气调节器(欧洲版)的能效要求Air -Cooled air conditionerCooling modeEnergy efficiency classSplit and multi-split appliancesA3.203.00C3.00EER2.80D2

2、.80EER2.60E2.60EER2.40F2.40EER2.20G2.20EERAir -Cooled air conditionerHeating modeEnergy efficiency classSplit and multi-split appliancesA3.603.40C3.40COP3.20D3.20COP2.80E2.80COP2.60F2.60COP2.40G2.40COP美的内控要求参数分类额定制冷量能力比额定制热量能力比制冷额定功率功率比制热额定功率功率比EER(COP)百分比试制样机94%94%108%108%94%小批试产93%93%110%110%92%4）

3、批量生产92%92%110%110%90%按美的内控要求，B级EER在2.823.008，COP在3.1963.384。本案例以美的主销的R407C冷媒1匹分体机为样板，研究在现有成本状况下所能提高能效比的方法，以及以增加最小的成本换取最高的能效比的匹配模式，可以通过改进两器、调整风量等手段实现，为开发低成本的高能效新冷媒分体机提供样机和解决方案。1) 拿出在现有成本状况下能效比是否还能继续提高的结论和通过不增加成本改进匹配来提高能效比的方法；2) 研究出以最小的成本换取最高的能效比的模式，得出成本与能效比的最佳关系曲线，以及能效比与能力、噪声及成本的最佳关系；3) 样机能效比由目前的E级提高

4、到B级。0、能效的理论分析先来讨论理论上提高能效的方法。逆卡诺循环的制冷系数EER0=T1/(T2-T1)，其中T1为低温热源温度（K），T2为高温热源温度（K），逆卡诺循环的制冷系数只与高温热源与低温热源的温度有关，T2降低与T1升高都会提高制冷系数，而T1升高对其影响更为显著，这个从数学角度来看很容易理解。不可逆卡诺循环的制冷系数EER1= T0/(Tk-T0)，其中制冷剂放热时的温度为Tk，制冷剂吸热时的温度为T0。如右图，空调器实际运行时TkT2，T03.0。从室外机看来，除了压缩机耗电外，还有一个外风机电机，可以从外风机电机入手，优化电机。风机电机性能测试结果，见下图曲线：（电机为Y

5、DK25-6C，电容2.5uF） 6、外风机变电压整机性能测试改变外风机的输入电压值来改变风机的功率，测试结果如下表：（内机转速1150RPM）电压230220210200190180170160150140外机风量1848182918021769172816701597148913591200压缩机+内风机+电控功率780780780780781783787794801811外风机功率85807469.564.560.55652.44842.5整机能力2593259726002593259425972602261126072559整机功率865860854849.5845.5843.5843

6、846.4849853.5EER2.9983.0203.0443.0523.0683.0793.0873.0853.0712.998备注4PS156压缩机，2排7.0冷凝器，分4路，R407C：1000g，毛细管1.5*500 内机转速1100RPM时的性能电压180170160外机风量167015971489压缩机+内风机+电控功率779781786外风机功率60356552整机能力254025622560整机功率839.3837.5838COP302633059130549备注4PS156压缩机，2排7.0冷凝器，分4路，R407C：1000g，毛细管1.5*500由上可得出在外风机电压为

7、160170V左右时，制冷EER有最高值。制热时的性能电压170160160160外机风量1597148914891489内机转速1150115011501100压缩机+内风机+电控功率850846832840外风机功率595565656整机能力2892288428652817整机功率9095902888896COP31798319733226431440毛细管1.5*500+10001.5*500+100015*500+80015*500+800出风温度36.61/20.6136.56/20.6036.45/20.5737.22/20.80备注4PS156压缩机，2排7.0冷凝器，分4路，R

8、407C：1000g，由上可得，在室外机电机输入电压为160-170V时有较高的EER及COP。要求外协送样新电机样品时，实际测试值为：230V2.5uF，809RPM，57.4W，大体上符合要求，后来以此参数来确认电机YDK24-6F，用于新冷媒R407C欧洲B级能效的7000BTU/h和9000BTU/h的空调器室外机上。7、用新外机电机时的整机性能制冷制热压缩机4PS164内机转速11001200整机功率886955905892889整机能力26752995292228892896EER/COP3.018313532303.2383.259出风干球14233673363036143592

9、毛细管1.5*5001.5*12001.5*9001.5*7001.5*600电机电容25uF制热压缩机4PS156内机转速1200整机功率844849833848整机能力2753279827542817EER/COP3.2603.2953.3073.323出风干球3525354935223556毛细管1.5*6001.5*9001.5*9001.5*1200电机电容25uF2.0uF测试得在新电机在230V2.0uF时的转速为736RPM，功率为48W，由前面变电压测试制冷时的实验结果知，在150V703RPM时电机功率为49W，EER=3.071.所以电机在230V2.0uF时，COP有较

10、高值3.323，而EER=3.071。二、 实验结果及成本分析总结1、 高能效的空调要一台高效的压缩机，从实验数据来看，松下的压缩机能效比美芝的较高。2、 从成本与冷媒充注量方面考虑，用两排7.0的冷凝器比两排9.53的冷凝器好，充注量少对EER及COP均有好处。3、 对高能效的空调外机的冷凝器一般较大，开发时应该选择一个最佳的外风机转速，从外风机转速-功率-噪声-能力-EER/COP关系实验看来，原来的电机并不是最佳的，用两排7.0的冷凝器，730-800RPM的外机转速是较为高效的转速区域，电机消耗功率可以比原来来的下降30W左右，而能力几乎没有变化，此时送风噪声也可以下降7dB(A)左右

11、，但整机的噪声没有下降这么多是因为压缩机的噪声没有下降，压缩机的噪声与风机的噪声叠加后才是整机的噪声。这样整机性能有较大的提高。4、 利用相同转速时制热的噪声较制冷的低这个特性，可以把制热的转速提高，但有一个问题是出风温度较低（36左右），但可以把制热中风定到一个较为合理的转速，使出风温度达到38-39左右。5、 日本的高效机外机风量较小，内机蒸发器及风量较大，测试点的EER/COP较高。日本松下原装样机的实测值见附表。6、 用两排7.0的冷凝器1.4mm片距比原来冷凝器成本要增加39.42元。冷凝器流路见附图。三、 讨论与改进1、 试用新电机配2.0uF电容，加长毛细管COP还有可能增加，出

12、风温度也可能升高。2、 在把原来的单排9.53冷凝器改为单排7.0冷凝器，用松下4PS156压缩机，冷凝器成本约下降19元，在没有增加室内机转速的情况下EER可以从原来的2.545升到2.765，如果利用新外机电机降低外机电机的功率，外机送风噪声下降的同时可以使EER上升到2.83，达到C级能效，比原来的E级提高两个级别。四、 结论匹配高能效的空调器，首先要选用高效的压缩机，选用高效的外机电机，选用合适大小的冷凝器。外机风机的转速（对应外机风量或电机功率）与系统的能效比是一个开口向下的近似抛物线状的关系，要通过实验才能得出其最佳点，在最佳结合点能效比才有极大值，并且噪声性能也有可能大幅度优化。附表：日本松下原装样机的测试数据能力W功率WEER/COP出风干球内机风量m3/h外机风量m3/h制冷22004604.78417.556991552制热33416605.03633.157391426附图：冷凝器流路图附录A（规范性附录）附录名称附录条文 附加说明：本设计案例由技术研发中心技术管理室标准化管理归口。 本设计案例主要起草人：李金波2004-5-5