四川重惠为您解析煤改电为何力推空气源热泵

解析煤改电为何力推空气源热泵

 
 
  近日四川重惠机电设备有限公司的经销商朱小姐最近向笔者反映他的一个疑惑，有个客户问到空调也能制热，空气能热泵也能制热，而且跟空调长得差不多，但价格相差太远了，放弃了安装空气能。空气能热泵究竟是一种什么类型的产品，空气能的制热能力为什么比空调强，究竟强在哪里？为此笔者向四川重惠机电设备有限公司技术部经理高久安先生请教，他系统而全面地解释了两者的异同点，并说明为什么空气源能作空调用，而一般空调不能作为空气源用。
 
  空气源热泵和空调都是根据逆卡诺循环原理设计的，是同宗同源，那就有个问题，为什么北方“煤改电”，替代热源不大力推广空调，却推“不熟悉”的空气源热泵呢？酒店、学校、精装房的生活热水为什么强制要求空气源热泵作为节能建筑申请的必要条件，而不推广改造用现成的空调去烧热水？要解答这个问题，首先要了解空气源热泵和空调两种产品的设计理念不同，执行的标准的不同，进而才能理解其产品的不同和使用的不同。我们先把两者设计理念不同的地方列表如下：
 

由于两种产品的使用对象不同，决定他们采用的国家标准、选用的零部件、使用的地域、出风（或出水）温度、能效等均不同，列表分析如下：
 

 
  在以上所有列项中，又以压缩机不同为最重要，不同的压缩机决定产品的不同使用效果和不同的使用地域。空调选用空调压缩机，以R22为例，最大运行压力不超过2MPa，压缩机比小于7，最高排气温度不超过90度；但空气源热泵必须采用热泵压缩机，同样以R22为例，最大运行压力达到3 MPa，压缩机比达到12，甚至更高到20，最高排气温度达到110度。这些参数的不同，要求热泵压缩机的加工精度、轴承强度、电机耐温性能等方面均是在空调压缩机有数量级上的提升。


  有了强壮的“心脏”，空气源热泵才能高温出风（水），低环境温度运行。“高温”到广泛使用在出风温度达80℃以上的烘干行业，“低环境温度”到大西北新疆等地，带老式铸铁暖气片采暖。为满足这种极端而又正常的使用条件，除了有强壮的“心脏”，还要有聪明的“大脑”，要求空气源热泵的主控制器既要保护制冷系统的运行可靠，又要保证用户24小时采暖不断续的使用需求，容错性和精准性，两种相互矛盾的关系在空气源热泵的控制逻辑上得到完美的统一。


  由于空气源热泵宽气候的运行特性，最高和最低环境温度的温差近80℃，由于制冷系统在低温工况运行时需要的制冷剂流量相对较小，相对高温工况运行的制冷剂流量减少20%以上，这对空气源热泵的系统容液量提出更高的要求，热泵的制冷系统能够根据实际运行的室外环境温度、出水（风）温度、室内温度参数等参数自动调节参与有效运行的制冷剂的量。所以，需要对气液分离器进行特别的设计，包括容积、回油孔、平衡孔等方面进行专门的设计和大量的试验验证。同时为了保证系统全天候运行时最适合的过冷度和满液蒸发，又需要另外增加一个高压储液器，这一般也是空调不需要的设计。为了验证制冷系统对多余的存液量的耐受度，需要增加至少三个以上验证试验，相对空调，包括：低温液击试验、低温回油试验、低温低电压启动试验。所以，空气源热泵的设计考核比空调来的更加严格、更加多项。


  针对空气源热泵的使用特点，冬季全天候制热运行，为保证低温环境下的制热效果和室内温度舒适性（减少波动），化霜是一个不可回避的问题，并相对空调的化霜要求更高。常用的手段有：制冷剂换向化霜、热气旁通化霜、冷凝管末端余热化霜、热水回流翅片化霜、伴热带底盘化霜等等，真是手段无所不及。往往多种手段综合使用，才能保证化霜时间不超过5分钟，化霜时，室内温度波动极小，极大的提高机组的制热效果和用户的舒适性。


  最后，我们再来看一下，空气源热泵中的新贵，低温空气源热泵与空调在系统设计上的不同。在北京“煤改电”的政策推动，空气源热泵在低温环境的制热技术得到一个新的提高，就是直流变频喷气增焓技术的应用，使得空气源热泵在“煤改电”活动中，在诸多采暖设备中独占鳌头、独步天下。


  空调的四大件，压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置，到低温空气源热泵中就变成了五大件，压缩机、冷凝器、蒸发器、双节流装置、经济器，也就由单一系统变成了带喷气增焓的双系统，系统更复杂，成本更高，低温制热效果更好。同时也可看出市面上80%以上的空调器的节流装置均采用双毛细管节流，因为空调只需要考虑制冷国标工况和制热国标工况，两个单一工况，一根毛细管对应一个工况，使其达到最佳点，其他工况（环境温度）运行的制冷（热）性能就会偏离最佳运行状态，效果就会下降；而低温空气源热泵，采用了双电子膨胀阀节流，针对不同的工况（环境温度），计算系统的最佳过热度和系统压力，自动调节系统最佳的流量，使得低温空气源热泵在全气候运行，系统均在最佳状态运行，效果均最佳，保证了低温空气源热泵更加节能、更加可靠，同时变频压缩机的使用，节能型、舒适性、低温性得到更好的发挥。



综上所述，空气源热泵不同于并优于空调的主要有：


压缩机：空气源热泵采用热泵专用压缩机，耐压、耐温、加工精度等方面均在空调压缩机上有数量级上的提高，并且使用寿命也大为延长；

控制器：空气源热泵的控制器的逻辑设计较空调来的更复杂，比空调的单一制冷系统控制，还多一个水路系统控制，热泵通常是多工况控制，空调一般是双工况控制；

储液器：空气源热泵采用双储液器，满足宽气候运行特点，空调一般是单储液器设计；

化霜：空气源热泵的化霜设计相对空调要求更高，既要保证制冷系统的稳定可靠运行，又要减少室内温度的波动幅度，提高用户的舒适度，化霜方式更多样、更高效；

结构：低温空气源热泵一般采用“五大件”设计，相对空调的“四大件”的单一系统变成了带喷气增焓的双系统，低温制热效果更好，性能系数更高；
节流装置：空气源热泵的节流装置全部采用电子膨胀阀或外平衡热力膨胀阀，相对空调的毛细管节流精度更高，调节范围更宽。

基于以上几点，空气源热泵不完全等同空调，兼顾制冷情况下，制热效果更突出，也是将来建筑舒适节能系统的必选品。
 

 
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