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解析煤改電為何力推空氣源熱泵

2021-01-24 05:02:02 99

內蒙古經(jīng)銷商殷先生最近向筆者反映他的一個疑惑,有個客戶問到空調也能制熱,空氣源也能制熱,而且跟空調長得差不多,但價格相差太遠了,放棄了安裝空氣能。空氣源究竟是一種什么類型的產(chǎn)品,空氣源的制熱能力為什么比空調強,究竟強在哪里?為此筆者向上海海立睿能環(huán)境技術有限公司技術部總監(jiān)唐智鈞請教,他系統(tǒng)而全面地解釋了兩者的異同點,并說明為什么空氣源能作空調用,而一般空調不能作為空氣源用。

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空氣源熱泵和空調都是根據(jù)逆卡諾循環(huán)原理設計的,是同宗同源,那就有個問題,為什么北方“煤改電”,替代熱源不大力推廣空調,卻推“不熟悉”的空氣源熱泵呢?酒店、學校、精裝房的生活熱水為什么強制要求空氣源熱泵作為節(jié)能建筑申請的必要條件,而不推廣改造用現(xiàn)成的空調去燒熱水?要解答這個問題,首先要了解空氣源熱泵和空調兩種產(chǎn)品的設計理念不同,執(zhí)行的標準的不同,進而才能理解其產(chǎn)品的不同和使用的不同。我們先把兩者設計理念不同的地方列表如下。

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由于兩種產(chǎn)品的使用對象不同,決定他們采用的國家標準、選用的零部件、使用的地域、出風(或出水)溫度、能效等均不同,列表分析如下:

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在以上所有列項中,又以壓縮機不同為最重要,不同的壓縮機決定產(chǎn)品的不同使用效果和不同的使用地域??照{選用空調壓縮機,以R22為例,最大運行壓力不超過2MPa,壓縮機比小于7,最高排氣溫度不超過90度;但空氣源熱泵必須采用熱泵壓縮機,同樣以R22為例,最大運行壓力達到3 MPa,壓縮機比達到12,甚至更高到20,最高排氣溫度達到110度。這些參數(shù)的不同,要求熱泵壓縮機的加工精度、軸承強度、電機耐溫性能等方面均是在空調壓縮機有數(shù)量級上的提升。

有了強壯的“心臟”,空氣源熱泵才能高溫出風(水),低環(huán)境溫度運行?!案邷亍钡綇V泛使用在出風溫度達80℃以上的烘干行業(yè),“低環(huán)境溫度”到大西北新疆等地,帶老式鑄鐵暖氣片采暖。為滿足這種極端而又正常的使用條件,除了有強壯的“心臟”,還要有聰明的“大腦”,要求空氣源熱泵的主控制器既要保護制冷系統(tǒng)的運行可靠,又要保證用戶24小時采暖不斷續(xù)的使用需求,容錯性和精準性,兩種相互矛盾的關系在空氣源熱泵的控制邏輯上得到完美的統(tǒng)一。

由于空氣源熱泵寬氣候的運行特性,最高和最低環(huán)境溫度的溫差近80℃,由于制冷系統(tǒng)在低溫工況運行時需要的制冷劑流量相對較小,相對高溫工況運行的制冷劑流量減少20%以上,這對空氣源熱泵的系統(tǒng)容液量提出更高的要求,熱泵的制冷系統(tǒng)能夠根據(jù)實際運行的室外環(huán)境溫度、出水(風)溫度、室內溫度參數(shù)等參數(shù)自動調節(jié)參與有效運行的制冷劑的量。所以,需要對氣液分離器進行特別的設計,包括容積、回油孔、平衡孔等方面進行專門的設計和大量的試驗驗證。同時為了保證系統(tǒng)全天候運行時最適合的過冷度和滿液蒸發(fā),又需要另外增加一個高壓儲液器,這一般也是空調不需要的設計。為了驗證制冷系統(tǒng)對多余的存液量的耐受度,需要增加至少三個以上驗證試驗,相對空調,包括:低溫液擊試驗、低溫回油試驗、低溫低電壓啟動試驗。所以,空氣源熱泵的設計考核比空調來的更加嚴格、更加多項。

針對空氣源熱泵的使用特點,冬季全天候制熱運行,為保證低溫環(huán)境下的制熱效果和室內溫度舒適性(減少波動),化霜是一個不可回避的問題,并相對空調的化霜要求更高。常用的手段有:制冷劑換向化霜、熱氣旁通化霜、冷凝管末端余熱化霜、熱水回流翅片化霜、伴熱帶底盤化霜等等,真是手段無所不及。往往多種手段綜合使用,才能保證化霜時間不超過5分鐘,化霜時,室內溫度波動極小,極大的提高機組的制熱效果和用戶的舒適性。

最后,我們再來看一下,空氣源熱泵中的新貴,低溫空氣源熱泵與空調在系統(tǒng)設計上的不同。在北京“煤改電”的政策推動,空氣源熱泵在低溫環(huán)境的制熱技術得到一個新的提高,就是直流變頻噴氣增焓技術的應用,使得空氣源熱泵在“煤改電”活動中,在諸多采暖設備中獨占鰲頭、獨步天下。

空調的四大件,壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置,到低溫空氣源熱泵中就變成了五大件,壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、雙節(jié)流裝置、經(jīng)濟器,也就由單一系統(tǒng)變成了帶噴氣增焓的雙系統(tǒng),系統(tǒng)更復雜,成本更高,低溫制熱效果更好。同時也可看出市面上80%以上的空調器的節(jié)流裝置均采用雙毛細管節(jié)流,因為空調只需要考慮制冷國標工況和制熱國標工況,兩個單一工況,一根毛細管對應一個工況,使其達到最佳點,其他工況(環(huán)境溫度)運行的制冷(熱)性能就會偏離最佳運行狀態(tài),效果就會下降;而低溫空氣源熱泵,采用了雙電子膨脹閥節(jié)流,針對不同的工況(環(huán)境溫度),計算系統(tǒng)的最佳過熱度和系統(tǒng)壓力,自動調節(jié)系統(tǒng)最佳的流量,使得低溫空氣源熱泵在全氣候運行,系統(tǒng)均在最佳狀態(tài)運行,效果均最佳,保證了低溫空氣源熱泵更加節(jié)能、更加可靠,同時變頻壓縮機的使用,節(jié)能型、舒適性、低溫性得到更好的發(fā)揮。

綜上所述,空氣源熱泵不同于并優(yōu)于空調的主要有:

壓縮機:空氣源熱泵采用熱泵專用壓縮機,耐壓、耐溫、加工精度等方面均在空調壓縮機上有數(shù)量級上的提高,并且使用壽命也大為延長;

控制器:空氣源熱泵的控制器的邏輯設計較空調來的更復雜,比空調的單一制冷系統(tǒng)控制,還多一個水路系統(tǒng)控制,熱泵通常是多工況控制,空調一般是雙工況控制;

儲液器:空氣源熱泵采用雙儲液器,滿足寬氣候運行特點,空調一般是單儲液器設計;

化霜:空氣源熱泵的化霜設計相對空調要求更高,既要保證制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行,又要減少室內溫度的波動幅度,提高用戶的舒適度,化霜方式更多樣、更高效;

結構:低溫空氣源熱泵一般采用“五大件”設計,相對空調的“四大件”的單一系統(tǒng)變成了帶噴氣增焓的雙系統(tǒng),低溫制熱效果更好,性能系數(shù)更高;

節(jié)流裝置:空氣源熱泵的節(jié)流裝置全部采用電子膨脹閥或外平衡熱力膨脹閥,相對空調的毛細管節(jié)流精度更高,調節(jié)范圍更寬。

基于以上幾點,空氣源熱泵不完全等同空調,兼顧制冷情況下,制熱效果更突出,也是將來建筑舒適節(jié)能系統(tǒng)的必選品。

作為海立集團旗下全資子公司,自2012年投資成立以來,上海海立睿能環(huán)境技術有限公司便一直專注于空氣源熱泵產(chǎn)品的研發(fā)和設計,經(jīng)過不斷的創(chuàng)新與發(fā)展,海立睿能目前已成為一家集生產(chǎn)銷售和服務于一體的全產(chǎn)業(yè)鏈高新技術企業(yè),先后推出商用和家用空氣源熱泵采暖機、熱水機、熱風機、冷暖機。多年以來,海立睿能力爭在環(huán)保節(jié)能的同時,滿足人們冬暖夏涼的需求,提高人們的生活質量,從專業(yè)領域走進大眾生活,為用戶打造一個舒適的家。


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