2011年12月20日星期二

热泵空调:空气能技术开发方面的重要领域-热泵家用机,热泵,空气源热泵

    讯国市场中的普通家用空调产品,几乎都应用在夏天空调制冷,不能应用于冬季的采暖制热。在环境温度5℃以下工作时,机器的能效比小于1,必须启动辅助电加热,此时冬季运行的空调产品就失去了"热泵"的特性,因而我们这时不能称它是空气源热泵。

    一、空气源热泵机组的市场分析

    1.1空气源热泵机组应用广泛

    我国市场中的普通家用空调产品,几乎都应用在夏天空调制冷,不能应用于冬季的采暖制热。在环境温度5℃以下工作时,机器的能效比小于1,必须启动辅助电加热,此时冬季运行的空调产品就失去了"热泵"的特性,因而我们这时不能称它是空气源热泵。

    目前市场中用于采暖、制冷的空气源热泵产品,几乎都是以水为介质来传递冷、热量的产品(输出冷、热水)。

    因为这种"走水路"的产品,末端安装涉及到风机盘管、地暖、暖气散热片等,这实际上就是一种特殊的中央空调产品,所以这种产品单台的制冷、制热量都在lOKw以上;由于空气源热泵普遍使用的是涡旋压缩机,所以单台的制冷、制热量又在100kw以下。

    我国空气源热泵的生产企业,多数从空调厂家转型而来,产品的演变也多沿袭空调行业的路线,器件基本上都是从空调行业"照搬"过来,这对于规模化生产和降低生产成本都是十分有利的。但是,对适应寒冬气候却十分不利。

    首先,空调产品仅是在夏季高温环境中"搬运"热能的产品,它搬运热能的能力较差(温差较小,如把室温30℃的热能"搬运"到室外35℃的环境中),它的蒸发器的设计面积较小、翅片的间距也较小(1.4-2mm),这种小面积、小翅片间距的蒸发器,使得空气源热泵在冬季的"取热"能力下降,造成了制冷剂的蒸发温度进一步降低,使得压缩机吸气量减少。

    同时加剧了蒸发器的结霜的进程,而较小的翅片间距,又使得热泵的"融霜"能力下降,这是造成空气源热泵冬季运行困难的重要原因。

    空气源热泵与普通空调相比,它的适应环境温度范围更宽,它"搬运"热能的能力更大(温差更大)。它不仅可以在夏天将室内的热能"搬运"到室外(制冷),而且还可以冬季将室外的热能"搬运"到室内(制热采暖)、同时又可以将空气中的热能"搬运"到水中来制取卫生热水。

    空调产品仅是在夏季高温环境中"搬运"热能的产品,它搬运热能的能力较差(温差较小),如把室温30℃的热能"搬运"到室外35℃的环境中。而到了冬季普通空调就无法把室外低温的空气的热能"搬运"到室内。空调产品只是一种在高温环境中"搬运"小温差的低性能的热泵产品。

    因此,空气源热泵设计制造的技术水平更高,它是空调技术的延伸和发展。从理论上讲:空气源热泵的市场应用面更宽,它的市场开发的潜力更大。

    1.2空气源热泵冬季运行的不利因素

    空气源热泵的"走水路",产热水这对热泵在冬季运行也十分不利:

    末端风机盘管是一种高性能的换热器,冬季采暖时要想使风机盘管排出的热空气温度达到40℃,那么,风机盘管中循环热水的温度至少要到达50℃,为使热水的温度达到50℃,换热冷媒的温度必须在60℃以上,也就是说压缩机的排气温度要在60℃以上。

    如果风机盘管中不走水路,是冷媒在中间换热循环,那么,换热冷媒的温度达到50℃时,就可以使风机盘管排出40℃的热风。

    也就是说,在末端相同的排风温度的情况下,走水路的与走冷媒路的相比,压缩机的排气温度整整提高了10℃。

    这10℃的温度变化,对热泵系统的工作状况产生了极大的影响,例如,R22的临界温度96.15℃,而对应于65℃的饱和压力是2.7MPa,一般的压缩机在2.55MPa之前就已经卸载。而实际上一般热泵在冬季-10℃环境温度情况工作、产热水的温度在50℃时,压缩机的排气温度就超出了临界温度。压缩机的排气温度处于过热蒸汽状态,传热系数大大降低,使得压缩机长期处于极端恶劣的工作环境中,高温导致润滑油和冷媒的裂解,从而造成压缩机的损坏。

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