1、前言

　　空氣源熱泵熱水器由于安全性好、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),得到了迅速發(fā)展和推廣^[1] 。從節(jié)約能源和環(huán)保的觀點(diǎn)來(lái)看,熱泵熱水器具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和市場(chǎng)前景[^2、3] 。但是,目前熱泵熱水器廣泛使用的工質(zhì)是R22。根據(jù)《蒙特利爾議定書(shū)》規(guī)定,發(fā)達(dá)國(guó)家2020年后禁止使用HCHC制冷劑^[4] ,發(fā)展中國(guó)家于其后的十年禁用。在德國(guó),任何空調(diào)器已不允許使用R22。美日等發(fā)達(dá)國(guó)家也紛紛將禁用期提前至200 -2010年。1993年中國(guó)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《中國(guó)消耗臭氧層物質(zhì)的逐步淘汰國(guó)家方案》規(guī)定2040年以前淘汰HCFCs。隨著各國(guó)禁用期的提前,屆時(shí)我國(guó)也會(huì)提前R22的禁用期。

　　R417a是由法國(guó)羅地亞公司研制的環(huán)保型制冷劑,是一種近共沸混合工質(zhì)。它是由R125、R134a和R600按47% , 50%和3%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)配制而成。其性能與R22接近(見(jiàn)表1) ,是R22的理想替代品。我國(guó)有研究人員對(duì)此制冷劑的應(yīng)用做了一些研究,如真空技術(shù)網(wǎng)的另外一位投稿作者李曉燕等對(duì)R417a與R22用于熱泵熱水器時(shí),當(dāng)冷凝溫度為50 ℃和45 ℃,蒸發(fā)溫度在- 5～15 ℃時(shí)進(jìn)行了對(duì)比研究^[5  。曹鋒等在變進(jìn)水溫度、變水量、變蒸發(fā)溫度等工況下對(duì)R417a試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試^[6] 。但到目前為止,此種制冷劑的研究仍較少,還未得到普遍應(yīng)用,尤其是在低溫工況下性能隨進(jìn)水溫度的變化還未有人進(jìn)行研究。

表1　R417a和R22的物性參數(shù)

　　本文進(jìn)行了循環(huán)式空氣源熱泵熱水器在環(huán)境溫度7℃工況下其性能隨循環(huán)熱水進(jìn)水溫度變化的試驗(yàn)研究,可為今后的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供一定的參考。

2、試驗(yàn)裝置及測(cè)點(diǎn)布置

2. 1、試驗(yàn)裝置

　　試驗(yàn)測(cè)試用的是同一臺(tái)樣機(jī),標(biāo)準(zhǔn)工況下測(cè)試時(shí), R417a系統(tǒng)的制熱功率為23. 51kW,輸入功率為5. 47kW, R22系統(tǒng)的制熱功率為27. 91kW,輸入功率為6. 74kW;循環(huán)熱水流量為5.2m3/h。試驗(yàn)樣機(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)如下: ( 1)谷輪渦旋式壓縮機(jī)2個(gè),型號(hào): ZR47KC; (2)冷卻器1個(gè),采用板式換熱器,氟路為獨(dú)立系統(tǒng),水路共用一個(gè)系統(tǒng),逆流布置,型號(hào)為: EATB55; ( 3)儲(chǔ)水箱,承壓結(jié)構(gòu),容積615L; ( 4)艾默生膨脹閥2個(gè),型號(hào): BAE7; (5)翅片管式蒸發(fā)器2個(gè),總長(zhǎng)121m。試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一臺(tái)數(shù)據(jù)采集器組成,溫度采用熱電偶測(cè)量,壓力采用壓力傳感器測(cè)量,系統(tǒng)所消耗的功率采用三相線制功率計(jì)測(cè)量。

2. 2、溫度壓力測(cè)試點(diǎn)布置

　　在壓縮機(jī)進(jìn)出口、冷卻器進(jìn)出水口、環(huán)境、膨脹閥前后共設(shè)置8個(gè)溫度采集點(diǎn);在壓縮機(jī)進(jìn)出口各設(shè)置2只壓力傳感器,冷卻器、蒸發(fā)器的進(jìn)出口各設(shè)置2只壓力表。

2. 3、熱泵熱水器運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

　　熱泵熱水器的經(jīng)濟(jì)性能用制熱系數(shù)COP 來(lái)表示,即消耗單位電功量W0所得到的熱量Q1 (用于加熱衛(wèi)生熱水) :

　　式中　ρ———密度, kg/m3　　c———熱水的定壓比熱, kJ/(kg·℃)　　V ———儲(chǔ)水箱的容積,m3　　tw1、tw2 ———單位時(shí)間間隔內(nèi),加熱前、后的水溫, ℃　　△t———單位時(shí)間間隔, s　　△P———單位時(shí)間間隔內(nèi)的平均功率, kW