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一、关键部件的差异
发布日期:2018-6-27 13:53:59


  空气源热泵和空调本身就是利用的同一个原理,包括本身的部件也没有什么区别,区别在于各自的针对性和应用工况的差异。

 

 

  如图1所示,相信很多人都见过,看起来简单,但是想要完全理解还是很难的。这是一个空气源热泵采暖系统总图,关键点在于图片的左半边。热量都是遵循从高温物体传向低温物体的规律,空气源热泵想从空气中吸取热量,因此蒸发器外部的温度一定要高于蒸发器内部的温度。冬天室外温度有的地区可以达到-30℃,那么这个时候蒸发器内部的温度肯定要低于室外的温度。如果是R22冷媒,蒸发器的温度一般在-25℃左右,而410A的冷媒一般为-30℃左右,因此只要环境温度高于-30℃,都会有外部的热量进入到蒸发器中。如果室外温度达到-40℃,那么热量就倒着走了,蒸发器也就吸不了热量。因此空气源热泵也是有一定的工作范围的,而具体的使用温度区间则取决于采用哪一种冷媒。

 

  压缩机端比较简单,把电能转发为动能,再把动能压缩后转化为冷媒的内能。空气源热泵供水温度一般在45℃~60℃之间,而空调的供水温度一般为45℃。空气源热泵只要压缩机的排气温度高于水温,热量就会从冷媒中往水中走,进而通过水把热量带到室内末端,从而达到采暖的目的。

 

  因此,热泵性能的好与坏主要取决于以下几个因素:一是蒸发器能不能吸取足够多的热量;二是在低温工况下压缩机的散热性能。

 

  低环境温度下,冷媒的密度会下降,进入压缩机内的冷媒量就会减少,那么压缩机工作时电机的线圈就会发热,冷却电机性能也会降低,而散热量相应地在增加,效率会降低。这个时候,冷凝器最终的排气温度会超过上限。排气温度升高本身是好事,因为温度越高,向水中传送的热量就越多。但是,温度升高以后,压缩机中除了冷媒之外,还有另一种物质——冷冻油,它在高温的时候容易碳化,一旦碳化,压缩机就会磨损。即使压缩机没有磨损,也会出现压缩机电机烧坏,通常所说的压缩机烧,大部分指的是电机烧坏。因此,在超低温的工况下,常规的压缩机和冷却方式根本就满足不了机组稳定运行的要求。在这种情况下,空气源热泵比常规的空调机组就更加适合,所以空气源热泵和空调两者的最大差异在于核心部件的差异。

 

 

  空气源热泵采暖比空调稳定,且热量大的多,原因何在?首先,空气源热泵专门针对采暖设计的,蒸发器与空调有很大的差异,而冬季采暖影响实际效果的最大因素就是结霜。图2是蒸发器,蒸发器的翅片之间都有间距,如果蒸发器翅片间距大的话,那么结霜的面积就小;而间距越小,翅片就越密,那么结霜的面积就越大。空调为了做到高效和体积小,间距一般为0.8毫米,最大也就是1.1毫米。

 

  空气源热泵蒸发器的翅片间距通常都是大于空调的,这就减少了结霜对散热和通风的影响,另外化霜也更简单,因为间距小了,中间容易存水,如果流不下去,就很容易结冰,最终设备无法运行。

 

  一般来说,冷媒的温度与室外温度相差越大,结霜就越严重。空气源热泵本身靠的是小温差传热,而空调是大温差。空气源热泵侧重于冬季的采暖,都是在低温的环境下去吸热,冬季气温零下十几二十度,而冷媒的温度也就零下二三十度,温差只有十来度;空调侧重制冷,夏季最高温度也就45℃,而压缩机排气温度达到八九十度,甚至100℃,温差有四五十度,甚至六十多度。

 

  因此,在同样的情况下,空气源热泵的换热面积远远大于空调的换热面积,这也就是空气源热泵比空调体积大的原因。

 

  按照常规的控制逻辑,空调的除霜时间一般为10分钟左右,而空气源热泵采暖机组的化霜时间通常是一个地方一个控制逻辑,比如山东青岛和河北的秦皇岛,除霜就比山西地区要频繁一点。专业的空气源热泵厂家,一般是一个纬度一个控制逻辑,并且根据当地的气候情况来调整。除霜的高级阶段是“有霜除霜、无霜不除、多霜多除,少霜少除”,这个是在完善的压力和温度控制系统的前提下,目前来说,只有一些高端机型才具备,因为成本很高。无论是从控制逻辑上和蒸发器的面积上,还是从冷媒与室外温度的差异上,空气源热泵除霜性能是远远好于空调的,且结霜的可能性更小,因此整体能提供的有效热量是大于空调的。

 

  空气源热泵的压缩机在超低温的情况下,当冷媒密度极低的时候,可以防止压缩机排气温度过高。现在市场有很多-25℃,甚至-30℃稳定运行的空气源热泵机组,那么压缩机一般为这几种情况:一是喷气增焓,二是低温喷液冷却,三是二级压缩,还有一种就是复叠技术。目前,国内的压缩机一般为喷气增焓和喷液冷却两种。喷气增焓压缩机的理论能效值是高于低温喷液的,但是低温喷液在冷却性能上是高于喷气增焓的。因此,如果考虑在超低温的环境下运行的话,优先考虑低温喷液压缩机。

 

  在低温工况下,空气源热泵和空调的性能衰减的差异并不大,但是常规的空调在低温的情况下很难运行。在低于-10℃的环境下,一般不建议使用常规的空调设备或者空气源热泵机组。

 

(戎马传媒·《热泵市场》杂志社 订阅热线:0755-26781737)
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