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最低-35℃!为何低温供暖必选空气源热泵,而空调不行?

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发表时间:2020-09-19

问:空调也能制热,空气源热泵也能制热,而且跟空调长得差不多,但为何热泵价格相对高一截

问:都说空气源热泵制热能力比空调强,究竟强在哪里?为什么强?
问:目前低温空气源热泵在-35℃的环境温度中稳定制热,技术上是如何做到的?
 
为系统而全面地解释了两者的异同点,下面来说明为什么空气源热泵低温制热能力强
低温强热风冷冷(热)水机组.png
  
第一、设计理念的不同
 
首先要了解空气源热泵和空调两种产品的设计理念不同,进而理解其产品的不同,我们先把两者设计理念不同的地方列表如下。
 
1.1使用对象不同

空调:主要使用在有制冷需求的地方,所以空调设计时强调制冷,制热为辅,这也是当前空调制热运行时,都要采用电加热辅助方式补充制热的原因;

空气源热泵:主要使用在有制热需求的地方,所以空气源热泵设计时首先强调制热,以全气候运行中不采用电加热辅助制热为目标,并且兼顾有制冷功能。
 
1.2功能不同

空调:功能单一,只有制冷和制热,并且主要是制冷,冬季制热能力较弱;

空气源热泵:不单可以制冷和制热,也可以做泳池、洗浴、电泳等特种工业的加热源,也可以做农业烘干、污泥烘干等工作,用途广泛。
 
第二、产品设计的不同
 
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,分析如下:
 
2.1执行国家标准不同

空调:标准主要包括:家用空调、多联机、风冷冷水机组等标准。以制冷量和能效比为衡量指标;

空气源热泵:标准主要包括:家用热水、商业热水、家用采暖、商业采暖等标准。以制热量和性能系数为衡量指标,冷暖机还必须考核制冷量和能效比。
 
2.2零配件选用不同

空调空调压缩机+翅片冷凝器或板式冷凝器器+不带亲水膜的室外翅片换热器+没有系统高压等保护控制;

空气源热泵:热泵专用压缩机(强调低温制热性能)+防冻高效罐式冷凝器+带亲水膜的室外翅片换热器+有系统高压等保护控制。(关于变频压缩机可点击2020,变频年!压缩机有这8大优点,大型商业采暖机可战严寒》
 
2.3使用区域不同

空调:在环境温度-7℃~43℃范围内使用;

空气源热泵:在环境温度-30℃~43℃范围内使用。
 
2.4最高出风(出水)温度不同

空调:最高出风(出水)温度50℃以下;

空气源热泵:最高出水温度60℃。特种如烘干机等,最高出风(出水)温度达到90℃左右。
 
2.5能效要求不同

空调:只对制冷工况有能效要求,制热无要求,属于单工况设计;

空气源热泵:不仅对制冷有要求(两联供机组),而且对制热能效有要求,特别低温机,要求在-12℃测试。属于双工况设计。
 
最新发布的25127.2-2020,增加-25℃的低温工况制热测试,更彰显了空气源热泵制热能力强这一特性。目前不少企业的产品,都已经能够在-35℃以下的环境温度中稳定制热!(关于新国标,可点击了解-25℃!限定COP!低温空气源热泵新国标出台,加速优胜劣汰》
 
第三、核心部件的差异
 
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。
 
3.1压缩机的不同

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;

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3MPa,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,热泵压缩机的运行范围是在空调压缩机上有成倍的扩大。
 
有了强壮的“心脏”,空气源热泵才能高温出风(水),低温运行。“高温”到广泛使用在出风温度达80℃以上的烘干行业,“低温”到大西北新疆等地,带老式铸铁暖气片采暖。
 
3.2控制器要求更高

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。
 
3.3气液分离器的特别设计 

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,较高温工况运行的制冷剂量减少20%以上,这对空气源热泵的系统容液量提出更高的要求,要系统根据实际运行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、平衡孔等方面进行热泵方面的专门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。
 
3.4热泵化霜要求更高 

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,才能保证即使-25℃的环境运行,化霜时间也就3分钟左右,极大的提高机组的制热效果和用户的舒适性。
 
第四、直流变频喷气增焓技术
 
最后,我们再来看一下,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。(关于直流变频技术可点击了解结论:变频热泵COP高15%!少除霜14次,少启停17次!
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。
 
第五、总结
 
综上所述,空气源热泵不同于并优于空调的主要有:
 
5.1 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。具备喷气增焓和直流变频功能加持后,其低温性能也大大加强;
 
5.2 空气源热泵的主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;
 
5.3 空气源热泵的宽气候运行特点,同样匹数的机器,需要的制冷剂量较空调有增大,要求储液器的设计更复杂,一般还需要采用双储液器设计;
 
5.4 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;
 
5.5 低温空气源热泵一般采用“五大件”设计,由空调的“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;
 
5.6 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,空气源热泵不等同空调,低温制热性能更强,更适用于北方的建筑供暖、工农业设施供暖,也是将来建筑舒适节能系统的必选品。 

 

 

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