Demonstration of a microchannel heat exchanger for operation in a reversible heat pump system

Résumé et principaux résultats

Communication destinée à la "IEA Heat Pump Conference" Las Vegas 30 mai -2 juin 2005
This paper presents results from the integration of a microchannel heat exchanger (MCHEX) into a conventional R410A reversible air-to-water heat pump system. This implementation is made assuming equal face areas for the heat exchangers analyzed. The overall goal of the investigation is to achieve an easy integration of the MCHEX into the baseline unit and an efficiency increase in both heating and cooling modes. The impact of utilizing a MCHEX on refrigerant charge and refrigerant distribution, along with frosting concerns are also evaluated. The baseline unit was tested to establish operating conditions for properly designing the MCHEX into the heat pump system. The new system, equipped with the MCHEX, shows very encouraging results in terms of refrigerant charge reduction (nearly 50% versus baseline unit) and efficiency gain (about 15%) for cooling mode. Tests performed in heating mode demonstrate similar frosting characteristics to the baseline unit and successful draining of the condensed humidity. Distribution patterns of the liquid refrigerant in two phase-flow indicate inadequate circuiting, which leads to approximately equal performance with the baseline unit instead of an anticipated increase. Analysis of the MCHEX circuiting with a thermal imaging (IR) camera has identified areas for further design improvements that will be tested.
Titre : Mise en place d'un échangeur à microcanaux dans une pompe à chaleur réversible
Résumé : Cet article présente les résultats de l'intégration d'un échangeur de chaleur à microcanaux dans une pompe à chaleur air-eau réversible classique au R410A. Cette intégration a été faite en gardant constante la surface frontale de l'échangeur. L'objectif est de parvenir à une intégration facile de l'échangeur à microcanaux dans l'unité de base tout en augmentant l'efficacité à la fois dans les modes chauffage et refroidissement. L'étude a aussi permis d'évaluer l'impact de l'utilisation d'un échangeur à microcanaux sur la charge de fluide frigorigène et sa distribution, ainsi que sur le givrage. L'unité de base a été testée pour en connaître les conditions de fonctionnement et dimensionner correctement l'échangeur à microcanaux. La pompe à chaleur équipée de ce nouvel échangeur montre des résultats très encourageants en termes de réduction de la charge de réfrigérant (près de 50 % par rapport à l'unité de base) et de gain d'efficacité (environ 15 %) en mode refroidissement. En mode chauffage, les essais montrent un givrage similaire à celui de la pompe à chaleur de base et un bon drainage des condensats. La distribution du fluide frigorigène diphasique s'avère insatisfaisante, ce qui conduit à des performances à peu près égale à celles de l'unité de base au lieu de l'augmentation prévue. L'analyse du circuitage de l'échangeur par thermographie infrarouge a permis d'identifier des pistes d'amélioration à tester ultérieurement.

Commissions

Machines thermodynamiques

Thème

Echangeurs de chaleur

Mots-clés

Echangeurs, Echangeurs microcanaux, Pompes à chaleur

Auteurs

BENSAFI Ahmed, GULYAS Gabriel, HANTZ Dominique