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常見的空氣源熱泵的種類
2019-01-06 18:52

 
一、家用空氣能熱水器
 
        常规的家用空氣源熱泵主要是指一些輸入功率在5匹以下的空氣能熱水器,它的特點是産水量較小、價格低、可靠性好、適用範圍廣。家用空氣能熱水器主要有三種典型的工作方式,分別爲氟循環分體式、水循環分體式和氟循環一體機式。當然在這三種形式之外還有不少其他的形式的家用空氣能熱水器,但目前這三種形式占了絕大多數的市場份額,所以下面重點介紹這三種。
 
1.氟循环分体式空氣源熱泵
     分体式是热泵主机和水箱分离的一种结构形式。这种热水器占家用热水器的80%以上,它的典型的特点就是热泵主机与集热水箱的热传递是靠工质(氟)循环来传热的,机器的冷凝器是放在水箱里,一般是些换热管道安装在水箱中,也有的为了防止腐蚀,把换热管绕在水箱内胆的外桶壁上。它的优点是机器结构简单、成本比较低廉,所以被广泛采用。但也有一些明显的缺点:首先它的安装和维修比较困难,往往要求技艺较高的工人才能完成,这就抬高了它的成本;由于工质是不能暴露在大气中的,且哪里密封被破坏,工质马上泄漏,所以它的故障率也比较高; 另外它的換熱器是用铜管做成盘管式的,换热效果比较差,远不如专业的換熱器;而且铜管比较容易腐蚀,一且铜管被腐蚀穿孔后,水进人壓縮機中心造成壓縮機报废。现在很多厂家改用不锈钢管做水箱的内盘管,虽然解决了被腐蚀的问题,但普通的不锈钢盘管的传热效力更差,只有紫铜管的1/20,钢的1/4。虽然通过减小管壁的方式来增加传热的效果,但还是无法弥补这方面的不足。
 
2.家用水循环空氣源熱泵
 
       这种热水器目前用的也比较多,它把工质循环放在主机里面,通过内置的換熱器进行换热,效率比较高,这样外界的水箱和主机的热量主要通过水来传递了,水可以在一般的环境下以液体的形式存在,水的泄漏并不影响机器的正常工作,对安装的技术要求就比较低,故障率也比较低。运行比较安全。装水管水电工就可以安装空气能热水器了,安装和维修比较方便,可以节约人工成本,对普及空气能热水器起了推动的作用。它的缺点是一般情况下还要多加一个循环水泵,这样成本就会高一些。
 
        随着国内高质量的廉价水泵的推出,这种水循环空气能热水器市场所占比例也不断扩大。水循环热水器还有一个长处,就是可以和太阳能热水器连接,形成“太空能”热水器,这种热水器的理想效率可以达到节能94%以上。加之我国已经拥有1.3亿台家用太阳能热水器,所以市场很大。从国家不断加强能源节能的角度来预测,这种“太空能”热水器今后可能成为人类热水器的最终欧美av。
 
3.家用一体式空氣源熱泵

       图1-8 (c)所示的一.体机将水箱置于机器的底部,把工作部分放在机器的上部,这种布置机器的维修就方便多了。当机器下部的水箱进满水后,机器就稳定下来了。图1-8(b)是一体机的进步开发,它可以将比较热的空气引人空气能机器内,使得空气能吸收热量更多,同时又可以将被吸热的、温度降低的空气引到房间或者厨房里,降低那里的温度。广东很多公司大量出口到瑞士的空气能热水器,就是这种类型,它的能效比会更高。还有一些方形的一体机,如图1-8 (d)所示,外形不一,对建筑的装饰有定的作用,在占位方面和圆形的是一样的,但内部的部件安装就比较灵活,比如可以是双内胆的,一个高温一个低温,这样更节能,壓縮機和风扇等其他部件的安放空间就更大了,可以安装较大面积的蒸发器。图1-8 (a) 是目前新出现的璧挂式-一体机,它的内胆是60L的,重量比较轻,适合家庭人口3~4人使用,也可以作为阳台式太阳能热水器和屋顶式太阳能热水器的辅助加热设备,可以达到节能90%以上的效果。这种欧美av对于目前城市大面积的集中式太阳能供热小区的用户,作为人户辅助加热的装置是十分合适的。
       一体机的优点是结构比较紧凑,工质流动就在机器内部,这样就克服了外界干扰造成的故障,比如氟循环常见的输送工质的铜管被碰动造成漏气的现象,所以故障率比较低。氟循环机由于传递工质的管道比较长,造成热量的散失,因此从理论方面分析,它的效率高于氟循环。还有一个优点就是它的安装很方便,一个工人只要将机器上的两根水管接上,通电就可以使用了,在人工成本逐渐高升的今天,这个特点很突出,正是如此,一体机才有逐步取代分体机的趋势。
 
二、商用空氣源熱泵
 
       对于较大功率的空气能热水器,我们一般称为其商用空气能热水器。商用空气能热水器的规模般在3~20匹范围内,如热水需求量大,一般采用多机井联的方案。
 
①商用機一般采用專用的熱交換器,配合外置的水泵形成換熱系統,常用的換熱器有套管式、板式、壳管式換熱器等,效果都比较好。
 
②商用機的節流裝置形式比較多,除了較小的機種采用毛細管節流器外,大部分都采用熱力膨脹閥,這兩種方式是比較可靠的。目前也有相當部分果用電子膨脹閥等較高級的節流閥。采用這類節流閥,提高了熱泵的能力,但也降低了系統的可靠性,加大了維護維修的難度,所以選用時要慎重。
 
③在壓縮機方面,大多选用美国谷轮涡旋式壓縮機。从2.8kW (3匹)到21.5kW(25匹),电源一般是三相的。
 
④蒸发器的分布常用的有两种形式,V形安装和L形安装,也有一部分是W形安装的,安装的形式主要是根据蒸发量的大小来确定的,3~ 10匹的空气能使用L形的布局较多,10匹以上的空气能,大多采用V形和W形的布局。其中L形的较简单、价格较低。在风扇布置上一般都采用顶出风的方式,这样在布局上比较合理,但无法防雨,往往还要增加防雨设施。也有部分小功率的机子采用侧吹风的,这种机子的成本高一点,但对保护机器的部件有好处。
 
⑤商用機的控制部分功能就比較多,在機器保護、運行控制、除霜、顯示、故障告警等方面功能都比家用機要更完整。
 
⑥商用機由于價值較高,空間也比較大,所以還有不少制造商根據用戶情況增加了一些功能,如增焓運行、智能化霜等。

三、直热循环型空氣源熱泵

       家用和商用的都有,它的类型与家用,商用基本样。唯一不同的就是直接输出用户设定温度的热水,而不像其他的热水器要经过一段时间的热量循环传递,水箱里的水慢慢升到设定温度才能使用。它的特点如下。
 
①可以及時提供熱水,在某種情況下,減少了水箱的散熱損失,比較節能。但也存在水箱水熱量散失後要靠電加熱等進行輔助加熱的情況。
②機器進出水的溫度比較固定,機器就可以處在一種比較恒定的工作狀態下,壓縮機的功耗比較小。同時也克服了循環機組存在的水溫在高溫段循環加熱時效率降低的缺點。所以與循環式比較,從理論上看是比較節能的。
 
③但爲了達到這一目的,空氣能的自身制熱能力要求大一些,否則在較低溫度下它的制熱能力就不足了,機器部件的配置就要充裕一些,機器的成本就比較高,價格也就相對高一些。
 
現有一些直出水機已開發出了直熱+循環模式的功能,即使水箱的水因散熱低溫的時候,機組會自動啓動循環加熱模式。從而解決直出水機最初的不足。
 
下圖爲直熱型機的原理圖,圖1-12爲托姆節能的直熱機外形,表1-6就是某品牌直熱式空氣能的技術數據。
 
四、泳池空氣源熱泵
 
泳池空氣能熱水器的組成形式與商用空氣能的基本一樣,不同的有以下兩點。
 
①泳池往往用较多的氯来达到消毒的目的,铜、铝等有色金属鯛属于强的氯高子服容易发生反应,所以不适合作为泳他的換熱器的材料。日前一般采用钛合金材料和铜镍合金这能比较抗腐蚀材料来制作換熱器。換熱器的外壳一般为塑料和不锈钢的,它的耐腐蚀能力更强。一般情况下,尽量不要用普通的換熱器作为泳池机的換熱器。
 
②泳池所用的空氣能熱水器的出水溫度不要求那麽高,一般情況下35oC就足夠了,由于出水溫度低,所以空氣能的效率很高,COP值一般在4.8以上,所以采用空氣能熱水器來加熱泳他是比較經濟的辦法。

五、冷、暖、热三联供空氣源熱泵
 
       三联供机组是在空氣能熱泵多年的推广、应用,总结经验、技术不断进步的基础上研制出来的。
 
       空气能热水器在制热时,经过蒸发器的冷空气并没有充分利用,所以人们就研发了冷热两用空气能机组。冷热联用机组在制冷的同时也欧美av热水,在产热水的同时也可以供应冷气,既是空调机,又是热水器,最大限度地发挥了热泵的功效。它的COP值最大可以达到6.5,是空氣能熱泵的发展方向。制冷、采暖、热水三联供空氣能熱泵机组如图1-14所示。
 
俗話說:“魚和熊掌不可兼得”,冷熱聯供機型的主要特點。

①它對機組的自動控制要求很高,尤其是可靠性方面。所以需要比較可靠的控制系統。
②由于熱泵運行機理比較複雜,從制熱考慮就要舍去制冷;從制冷考慮就要舍去制熱。制冷消耗的電力遠大于制熱,爲此制冷同時制熱時,在熱水達到一定高的溫度時,可以散發掉-部分能量,保證制冷的正常運行,目前托姆已經擁有這方面的技術和專利。
 
       理想的状态是,制热量较大的场合,最好该单位的热量需求等于该机的供热能力,供应的冷气过头,可以排掉; 供冷能力不足,可采用纯制冷的空调机补充。如果反过来排掉的是热水就很浪费了。比如泳池、浴室等,对热水需求量很大,这样它在制冷的同时产生的大量的热水就可以消耗了。对于一般家庭,由于夏天供冷后欧美av的热水大大超出家庭的需求,对机器的自动控制就要求较高,选用这种机型就要慎重考虑机型的配比问题。
 
      人们也是在充分了解了空氣能熱泵的特点后才逐步研发出冷热联供机组,但冷热联供的技术目前也处于推广阶段,所以除托姆外,目前拥有这方面技术的厂家还不多。
 
 
六、空氣源熱泵供暖机组
 
      在供暖方面,目前还没有一个理想的供暖设备。通过北京地区的试运行,空气能供暖机组在-15C时还是可以运行的,可以解决北方的取暖的问题。随着我们对空气能热复的逐步熟悉,空气能供暖机组在我国大部分地方大部分季节可以使用已经成为事实。空气能供暖机组有以下特点。
①機組的功率-般在2.5kW 以上;機組要具備防凍的功能:機組的冷凝溫度要盡量低,一般不超過40%oC,才能保證它的效率。
 
②目前主要的供暖應用技術。
 
a.噴氣增焓系統,是由高效的噴氣增焓壓縮機、高效過冷卻器及電子膨脹閥形成的經濟器共同構成了高效節能的噴氣系統。通過噴氣增焓增大了壓縮機在嚴寒下的制熱能力,-10oC下制热能力提高近20%,实现了一25 ~ 29C内有效的制热运转,因此适用于寒冷地区供暖。
 
b.回路加熱增焓技術。這種技術,可以利用價格較低的優質壓縮機,在回路中進行增焓處理以達到較好的制熱目的。
 
C.二级壓縮機技术。如果加热温度范围更大,比如要加热到60oC,这时要求壓縮機的压缩倍数要增大一倍,一般的壓縮機难于达到此要求,所以干脆采用二级壓縮機来完成制热任务,就比较容易,壓縮機分工也比较明确,内部回路也比较简单。因此壓縮機的负担轻、故障率较低、寿命长、易于维修维护。
 
③目前供暖媒介有水和工質兩種,一般水是通過儲熱水箱和管道輸送到客戶端,然後通過暖氣片或地暖管道供暖。這種方式存在凍裂的風險,如果采用工質作爲媒介,直接送風,機器的故障率會下降,沒有凍裂損毀的風險,目前在北方供暖還沒有取得較多經驗的情況下,建議新機盡量采用後一種供暖方式。
 
 
 





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