空调铜管壁厚设计选择

1. 参考资料

   JIS B 8607 冷媒用喇叭口（flare）铜管以及焊接管（brazing）弯头

   JIS H 3300 铜以及铜合金无接缝管

   专家资料 配管壁厚设计基准B-010

   GB/T1804  制冷铜配管标准

2. 适用的范围

这个设计选择标准，是针对一般的冷媒配管用铜管的种类、尺寸以及允许偏差而做的规定。另外，也适用于工厂组装品内部的冷媒配管。

 注： JISB8607冷媒用喇叭口（flare）铜管以及焊接管（brazing）弯头，“工厂组装品内部的冷媒配管也是依照这个”来规定的。

3. 配管的类别

配管的类别、根据最高使用压力(设计压力)来区分第1种、第2种以及第3种。

第1种：相当于R22(包括R407C, R404A, R507A)的设计压力(3.45MPa)

第2种：相当于R410A的设计压力(4.15MPa)

第3种：(4.7MPa)用

4. 壁厚的计算公式

以日本冷冻保安规则关系为基准来求得的铜管(TP2M)必须厚度的计算公式、如下。

t= [(P*OD)／(2σa+0.8P)]+α（mm） 

t：必须的壁厚（mm）

P：最高使用的压力(设计压力) (MPa)

OD：标准外径（mm）

σa：在125℃的基本许可应力 (N／㎜²) ，注：σa = 33 (N／㎜²)

α：腐蚀厚度 （mm）  注：对铜管的腐蚀厚度为0（mm）。

5. 设计选择示例

以下以O型（TP2M）铜管设计为例

第一种制冷剂：

R22制冷系统排气管组壁厚选择，假设排气管组外径φ19.05，其壁厚选择方法如下：

    R22制冷系统排气侧最高压力取3.45MPa，计算如下：

    壁厚t= [(P*OD)／(2σa+0.8P)]+α（mm）

=（3.45×19.05）/（2×33+0.8×3.45）+0

          =0.9558mm

取整，t=1.0mm。

注：国标GB/T1804规定φ19.05的铜管壁厚V级偏差可以是±0.08mm，这样如果供货厂家为节省成本，采用壁厚偏差-0.08mm来生产管组，则其壁厚就会选取为0.92mm了，这样由计算结果可知，该管组在设计压力为3.45MPa时，就会有裂管的隐患了。这时必须通过适当增加铜管壁厚来保证该管组不会爆裂，或者在技术要求中明确规定管组壁厚在适当的偏差内，即偏差范围在（-0.4，+0.08）mm内，以免除管组爆裂隐患。

但实际上，一般设计的R22制冷系统最高压力不会超过3.0MPa，以3.0MPa为设计压力，φ19.05作为高压侧铜管时的壁厚，计算如下：

壁厚ｔ= [(P*OD)／(2σa+0.8P)]+α（mm）

=（3.0×19.05）/（2×33+0.8×3.0）+0

=0.8355mm  

取整t=0.9mm，其壁厚偏差可以定在（-0.06，+0.08）mm内，如果t取1.0mm,就按照国标GB/T1804规定不必考虑壁厚偏差了。

第二种制冷剂：

R410A制冷系统排气管组壁厚选择，假设排气管组外径φ19.05，其壁厚选择方法如下：

R410A制冷系统高压侧最高压力设计为4.15MPa，则其壁厚计算为：

壁厚ｔ= [(P*OD)／(2σa+0.8P)]+α（mm）

=（4.15×19.05）/（2×33+0.8×4.15）+0

=1.14mm

进行取整t=1.2mm,此壁厚按照国标GB/T1804规定V级偏差也能满足设计要求。如果该管组不需要折弯，选择壁厚为1.2mm的O形管，相比选择壁厚为1.0mm的H/2型管，成本增加了20%，这样设计是不合算的。而根据附表2可以知道采用H/2（TP2Y）铜管，壁厚为1.0mm时，其耐压可达到6.684MPa，完成符合设计压力的要求，因此这种情况下应该选择壁厚为1.0mm 的H/2（TP2Y）铜管。

也可以根据公式计算，H/2（TP2Y）铜管承受4.15Mpa的压力时，需要的壁厚是t=0.584mm。所以选择壁厚为1.0mm的H/2（TP2Y）铜管是完全符合4.15Mpa的设计压力要求的，只可惜H/2（TP2Y）型铜管都不能折弯。

通过此例，我们就可以知道为何一些空调厂家关于R410A多联机的技术资料里面，为何在配管选择表中会有“φ19.05的铜管若为盘管时壁厚应选择1.1mm（直管壁厚选择1.0mm）”了。

实际应用中，在T1工况下，R410A变频系统全年运行时的高压压力绝大部分时间在3.65Mpa以下。 以3.65Mpa为计算依据，则其壁厚t=1.0mm，但只能允许正偏差，这时应该在技术要求中注明壁厚偏差要求。考虑到安全方面的因素，设计时最好还是以极限压力作为计算依据。

6. 一般冷媒配管用铜管的选择参数及允许值

6-1 附表1：O以及OL材料（TP2M型，工程上也称盘管）

注：标准外径φ10.00㎜以下的铜管与第1种、第2种设计压力共用，φ12.70mm以及φ15.88mm的铜管与第1种设计压力共用。

6-2 附表2：1/2H或者H材（TP2Y型，工程上也称直管）

备注：

1) 所谓的标准外径的许容差、是指在管的任意一横断面测得的最大管径和最小管径的平均值同标准外径之间的差的允许范围（界限）。

2) 真圆度的许容差是指、在管的任意一断面测得的长径和短径的差。

3) 表格以外的铜管、按照JIS H 3300的特殊级。

标准外径小于φ25.40㎜的铜管与第1种设计压力以及第2种设计压力共用，φ28.58以及φ31.75㎜的铜管与1种设计压力共用。