Порівняльний аналіз нестаціонарних режимів роботи побутового кондиціонера при нормальному та недостатньому заправленні холодоагенту
DOI:
https://doi.org/10.32347/2409-2606.2025.55.47-65Ключові слова:
діагностика та технічний стан системи, режим теплового насоса, енергетична ефективність, EER, коефіцієнт перетворення, COP, недостатній заряд холодоагентомАнотація
У статті представлено порівняльний аналіз роботи побутового кондиціонера у режимі охолодження та нагрівання (теплового насоса) за умов нормального та недостатнього заряду холодоагенту. Метою дослідження є оцінювання впливу зменшеної кількості робочого тіла на термодинамічні параметри холодильного циклу, теплопродуктивність та енергетичну ефективність системи. Експериментальні дослідження здійснювались у нестаціонарних умовах з подальшим виходом на стаціонарний, що дозволило проаналізувати динаміку зміни робочих параметрів. У ході експерименту проводився запис тиску та температури холодоагенту на ключових ділянках циклу: на виході з компресора, після конденсатора, перед та після дросельного елемента, а також на виході з випарника. Ці дані дали можливість визначити робочі точки на p–h діаграмі та оцінити зміни ентальпії в окремих елементах системи. Додатково вимірювалися температура, відносна вологість та швидкість повітря на вході й виході внутрішнього блоку для визначення процесів тепловологісного оброблення повітря та фактичної теплопродуктивності. Також фіксувалася споживана електрична потужність для подальшого визначення енергетичної ефективності (EER/COP). Результати дослідження показали, що недостатній заряд холодоагенту призводить до зниження тиску нагнітання та кипіння, зменшення об’ємної продуктивності компресора, зростання ступеня перегріву пари холодоагенту та порушення теплового балансу системи. Це спричиняє суттєве зменшення теплопродуктивності та коефіцієнта енергоефективності, а також збільшує час виходу на стаціонарний режим кондиціонера. Отримані результати можуть бути використані для діагностики технічного стану кондиціонерів та оптимізації їх обслуговування.
Посилання
Kim Y., Braun J. E. “Evaluation of methods for determining proper refrigerant charge for residential split air conditioners.” International Journal of Refrigeration, vol. 35, no. 8, 2012, pp. 2008–2019. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2012.07.009
O’Neal D. L., Katipamula S. “Impact of refrigerant charge on air conditioner and heat pump performance.” ASHRAE Transactions, vol. 99, no. 2, 1993, pp. 294–301.
Kim J., Cho H., Kim Y. “Gray-box modeling approach for charge level detection in residential air conditioners.” Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 36, 2022, pp. 5679–5688. https://doi.org/10.1007/s12206-022-0844-9
Zhang H., Liu Z., Wang J. “Experimental investigation on cold startup characteristics of a rotary compressor in the R290 air-conditioning system under cooling condition.” International Journal of Refrigeration, vol. 67, 2016, pp. 168–176. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2016.03.012
Du Y., Wang X., Shi W. “Effect of refrigerant charge on the performance of air conditioning systems with microchannel condenser.” Applied Thermal Engineering, vol. 30, no. 14–15, 2010, pp. 2033–2040. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2010.05.021
Abdelaziz O., Shrestha S., Shen B. “Effect of refrigerant charge on the performance of air conditioning systems: A review.” Science and Technology for the Built Environment, vol. 30, no. 1, 2024, pp. 78–93. https://doi.org/10.1080/23744731.2024.2312798
Domanski P. A., Didion D. A. “The effects of improper refrigerant charge on the performance of an air conditioner with capillary tube expansion.” ASHRAE Transactions, vol. 89, no. 2, 1983, pp. 287–299.
Kim W., Braun J. E. “Evaluation of the impacts of refrigerant charge on air conditioner and heat pump performance.” International Journal of Refrigeration, vol. 35, no. 7, 2012, pp. 1805–1814. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2012.06.007
Mehrabi M., Yuill D. “Generalized effects of refrigerant charge on normalized performance variables of air conditioners and heat pumps.” International Journal of Refrigeration, vol. 76, 2017, pp. 367–384. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2017.02.014
Wu J., Lin J., Zhang Z., Chen Z., Xie J., Lu J. “Experimental investigation on cold startup characteristics of a rotary compressor in the R290 air-conditioning system under cooling condition.” International Journal of Refrigeration, vol. 65, 2016, pp. 209–217. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2015.11.009
“Experimental study on impact of refrigerant charge on performance of room air conditioner with micro-channel evaporator.” Applied Thermal Engineering, (рік, том і сторінки не вказані у джерелі).
Kim W., Braun J. E. “Impacts of refrigerant charge on air conditioner and heat pump performance.” International Refrigeration and Air Conditioning Conference, Paper 1122, Purdue University, 2010.
IIFIIR. “IJR highlights: impacts of refrigerant charge on system performance.” International Institute of Refrigeration, 2013.
“Air Conditioning Systems Fault Detection and Diagnosis-Based Models.” Energies, MDPI, (рік і том не зазначені у джерелі).
Ding L., Wang G., Song L. “Development, calibration, and validation of a novel gray-box energy model for residential split air conditioners.” Energy and Buildings, 2023, article 113271. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2023.113271
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Олександра Череднікова, Дмитро Гузик, Володимир Чередніков, Микола Чередніков
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
