详解空 调与空气源热泵不同之处

发布时间: 2018-06-22
所属栏目: 空气能学院
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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。

<a href=/index.html target=_blank class=infotextkey>空气源热泵</a>工作原理

图1

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,把电能转化为动能,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。

压缩机的差异

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。

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。

蒸发器的差异

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。

带伴热带的蒸发器

图2

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。

化霜时间的差异

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。

接水盘的差异

从目前的情况来看,接水盘 是空气源热泵机组独有的东西。中央空 调与空气源热泵最接近的产品就是风冷模块,但是模 块机没有接水盘的概念。

凡是大 厂家生产的空气源热泵产品都是带有接水盘的,而且接 水盘附近都有一个伴热带。在除霜 的时候会有大量的化霜水产生,如果不 及时排尽且没有接水盘导流的话,就会直接洒落在地面。空气源 热泵机组每一个蒸发器下面都有一个接水盘,它的作 用就是把化霜水接住后导出来。

而到了寒冷的地区,比如新疆和东三省,还需要特殊的处理,否则接 水盘会出现严重的结冰现象。比如在 接水盘上方额外加上一层挡板,目的是 为了防止蒸发器吸进来的风直接把接水盘里面的水冻住。

另外,接水盘要做保温,也就是安装伴热带,接水盘 导出来的水不能直接排放在地面,因为地面结冰的话,早晚会影响到机组。一般把 接水盘里面的水排到室内,或者打 一个两米多深的水井,把接水 盘的水导流到井中,这样才 能避免化霜水污染环境或者导致机组结冰。

内部结构工艺的差异

空气源 热泵的电子膨胀阀、铜管、内部的 结构和焊接工艺和空调相比都有一定的差异。空调的 使用温度范围一般在-10℃~40℃之间,但是空 气源热泵的使用温度范围是-30℃~40℃,整个工作范围有70℃,因此整 个铜管的走向和牢固度都是不一样的。

空气源 热泵目前采用的都是环保冷媒,因为它 的工作压力比较高,环保冷媒一般是45千克、42兆帕的工作压力,空调也会使用410A的环保冷媒,但是一 般使用在多联机上,常规的空调还是R22的冷媒。

适应环境的差异

空气源 热泵和空调还有一个差异就是适用环境的不同,比如在山西地区,很多空 调使用过程中会漏,也就是冷凝器的焊点。因为当 地空气中含有的硫化物和氮化物比较多,容易腐蚀焊点,很多厂 家针对这一地区的特性都会做防腐措施,比如喷防腐漆、配置防腐罩等等。

控制系统的差异

在控制系统上,空气源 热泵比空调要复杂得多,因为空 气源热泵相比空调多了很多的控制需求,比如防冻、感温的 监控和联动的监控。政府要 求每一台空气源热泵都要配置GPS系统,就是为 了方便以后的集中管理,因为空 气源热泵的环境比空调要恶劣的多,特别是 在北方地区的采暖是很明显的。

空气源 热泵和空调基本上就是这些差异,还有就 是细节上的差异,因为每 一个厂家的产品都有自己的一些特点。

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