Influence of the condenser and evaporator air flows on the condensation and evaporation pressures of air split-conditioners heat pumps

Abstract

В умовах зростаючого дефіциту та росту цін на паливно-енергетичні ресурси проблема енергозбереження та використання альтернативних джерел енергії для вирішення проблеми зменшення енергоспоживання для економіки України стає дуже важливою. Сьогодні стає все розповсюдженішим використання теплових помп split-кондиціонерів у системах теплопостачання будівель. Тому вдосконалення конструкції і роботи енергетичного обладнання, до якого належать теплові помпи split-кондиціонерів (“повітря-повітря”), пов’язане з детальним вивченням їх роботи та об’єктивною оцінкою ступеня їх енергетичної досконалості, що може бути визначена лише на основі аналізу їх ексергетичної ефективності. Це дозволило обґрунтувати актуальність такого дослідницького завдання, що пов’язано з недостатньою інформацією щодо режимів роботи, пов’язаних із впливом потоків повітря на конденсаторі і випарнику на відповідні тиски конденсації і випаровування, та ексергетичної ефективності використання теплових помп split-кондиціонерів. Для цієї статті використано авторську інноваційну математичну модель для аналізу роботи одноступеневих фреонових теплових помп, які використовуються у split-кондиціонерах, за ексергетичним методом. Встановлено залежність тисків конденсації і випаровування та ексергетичного ККД на прикладі теплової помпи split-кондиціонера фірми “Mitsubishi Electric” з номінальною теплопродуктивністю 3067 Вт за стандартних зовнішніх температурних умов на холодильному агенті R32 від потоків повітря на конденсаторі і випарнику.

In the face of growing shortages and rising prices for fuel and energy resources, the problem of energy conservation and the use of alternative energy sources to solve the problem of reducing energy consumption for the Ukrainian economy become very important. Today, the use of air splitconditioner heat pumps in buildings' heating systems is becoming more common. Therefore, the improvement of the design and operation of power equipment to which air split-conditioner heat pumps (“air-air”) are related is related to a detailed study of their operation and an objective assessment of their degree of energy perfection, which can only be determined on the basis of analysis their exergy efficiency. This made it possible to substantiate the relevance of such a research task due to the insufficient information on the operating modes related to the influence of air flows on the condenser and evaporator on the corresponding condensation and evaporation pressures and the exergetic efficiency of the use of air split-conditioners. For this article it was used the author's innovation mathematical model to analysis of the operation of one-step freon heat pumps, which are used in air split-conditioners, according to the exergetic method. The dependence of condensation and evaporation pressures and exergetic output-input ratio (OIR) on the example of “Mitsubishi Electric” firm air split-conditioner heat pump with the nominal heating capacity of 3067 W under the standard external temperature conditions on the refrigerant R32 was determined from the condenser and evaporator air flows.