“空氣源熱泵是南方產(chǎn)品，在北方-25℃能用嗎？”“所謂的低溫?zé)岜貌膳瘷C(jī)和普通的空氣能熱泵有何區(qū)別？”“既然普通熱泵熱水機(jī)也能把水加熱到55℃，那為什么不能用于冬天采暖？”類似這樣的問題，經(jīng)常出現(xiàn)本刊的新媒體后臺(tái)。這既能說明越來越多的人在關(guān)注我們行業(yè)，又能夠發(fā)現(xiàn)他們對(duì)空氣能產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)還嚴(yán)重不足。
既然是“低溫機(jī)”，和普通熱泵的區(qū)別肯定在“低溫環(huán)境下的制熱量和可靠性”。那么從“低溫空氣能熱泵”這個(gè)產(chǎn)品定義來說主要包含：
實(shí)測(cè)制熱量應(yīng)不低于名義值的95%，實(shí)測(cè)消耗總電功率應(yīng)不超過名義值的110%，實(shí)測(cè)名義工況制熱COP大于2.1，低溫工況制熱COP大于1.6。
要求設(shè)備在-25℃能夠正常啟動(dòng)和運(yùn)行。對(duì)遇有極寒天氣時(shí)，要能夠啟動(dòng)電輔加熱，確保出水溫度。
設(shè)備要有可靠的融霜控制裝置，融霜時(shí)間不能超過運(yùn)行周期的20%。
而造成低溫?zé)岜煤推胀岜眯阅懿町惖暮诵牟考褪菈嚎s機(jī)。近年來，隨著搭載了噴氣（或噴液）增焓技術(shù)、變頻技術(shù)的熱泵專用壓縮機(jī)開始普及，早已不能再用過去的老眼光來看待空氣能熱泵了。那么，今天我們來分辨一下，和普通熱泵相比，低溫?zé)岜脼楹文茉诟铜h(huán)溫下工作？是不是說低溫?zé)岜镁涂梢浴巴陝佟逼胀岜茫?/p>
普通熱泵低溫工況下為何運(yùn)行難？
我們先說普通熱泵在低溫工況下運(yùn)行主要有哪些問題。
首先是制熱能力。壓縮機(jī)的吸氣流量和蒸發(fā)溫度是成正比的，環(huán)境溫度越低吸氣流量越低，制熱能力越差。另外，當(dāng)蒸發(fā)溫度降低的時(shí)候，電機(jī)的發(fā)熱是不變的，還是那么多，而系統(tǒng)質(zhì)量流量卻在下降。
假如蒸發(fā)溫度在-5℃時(shí)，質(zhì)量流量是50KG/S，當(dāng)蒸發(fā)溫度降到-30℃時(shí)，質(zhì)量流量有可能只剩下20KG/S了。這個(gè)時(shí)候電機(jī)的發(fā)熱量是幾乎沒什么變化的，但用來冷卻電機(jī)的制冷劑的流量卻減少了，對(duì)應(yīng)的每一公斤制冷劑的加熱量會(huì)增加，因此排氣溫度也會(huì)升高。吸氣受熱后密度會(huì)下降，相當(dāng)于實(shí)際上制冷劑的流量下降的更多，這也是為什么溫度越低制熱能力會(huì)越來越差的原因。
其次是可靠性。剛說了蒸發(fā)溫度越低的時(shí)候壓縮機(jī)的吸氣流量是減少的，這時(shí)候排氣溫度會(huì)升高，壓縮比變大，這時(shí)候壓縮機(jī)內(nèi)的潤(rùn)滑油容易膨化，然后黏性下降，這樣也就導(dǎo)致渦旋盤的磨損會(huì)變得嚴(yán)重，從而影響主機(jī)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
還有就是運(yùn)行寬度。任何產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)都有一個(gè)安全區(qū)間，就是說在這個(gè)區(qū)間內(nèi)運(yùn)行是安全的，而一旦超出了這個(gè)區(qū)間范圍，則可能出現(xiàn)意外。常規(guī)熱泵的壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)也有一個(gè)安全的運(yùn)行范圍，如果在蒸發(fā)溫度較低的環(huán)境中運(yùn)行，可能一降溫馬上就不能工作了。這就不僅僅是可靠性的問題了，而是能不能用的問題。
低溫?zé)岜萌绾谓鉀Q這些問題？
低溫?zé)岜弥阅茉诟铜h(huán)溫下正常運(yùn)行，就是相應(yīng)地解決了常規(guī)熱泵遇到的幾個(gè)問題——由于蒸發(fā)溫度低、吸氣流量少、壓縮比大、排氣溫度高導(dǎo)致的制熱量不足、COP低及運(yùn)行不穩(wěn)定。
首先是內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上。蒸發(fā)溫度越低，壓縮比越大，而如果要在更低蒸發(fā)溫度下工作，壓縮比就要做的更大。所以，低溫?zé)岜脡嚎s機(jī)的渦旋盤型線會(huì)設(shè)計(jì)的更大一些?？赡芷胀岜脡嚎s比只做到2.3左右，但低溫?zé)岜脮?huì)做的更高一些。這樣就意味著在蒸發(fā)溫度更低的情況下，低溫?zé)岜媚軌虻玫礁叩墓ぷ餍剩材軌蛴懈驼舭l(fā)溫度的工作范圍，適應(yīng)溫差較大的工作環(huán)境。
其次就是采用噴氣增焓技術(shù)。噴氣增焓就相當(dāng)于在蒸發(fā)溫度特別低的時(shí)候，通過外界冷媒引入進(jìn)來，同時(shí)冷凝器的支路分成兩路——一路用來過冷主回路的制冷劑，增加過冷度，擴(kuò)大與環(huán)境溫度的換熱溫差，提升制熱量；另外一路用來冷卻主回路的冷媒，減少渦旋盤的壓縮比。這樣就可以通過噴射進(jìn)來的新壓力降低壓縮腔的實(shí)際吸氣壓力，壓縮比也減少了，所以功耗、排氣溫度及功率都會(huì)有顯著下降。同時(shí)，制熱量也會(huì)提升，因?yàn)橹茻崃康奶嵘蛠碓从谥骰芈愤^冷度的增加。
這樣一來，由于有更低蒸發(fā)溫度工作范圍，并且在低蒸發(fā)溫度時(shí)還保持著較高的制熱量，所以低溫?zé)岜迷跍囟容^低的北方地區(qū)也能夠穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，COP也比較高。
低溫?zé)岜貌⒉荒堋巴陝佟逼胀岜?/p>
低溫?zé)岜眠\(yùn)行范圍更廣，低溫環(huán)境下制熱能力和COP更高，似乎低溫?zé)岜迷诤推胀岜玫腜K中可以完勝。但實(shí)際上，這樣的理解是有誤的。我們?cè)谶x擇產(chǎn)品時(shí)不能只考慮安全范圍，還要考慮經(jīng)濟(jì)性。
普通熱泵出于系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、成本的節(jié)省，很多時(shí)候不會(huì)采用噴氣增焓技術(shù)。這樣在溫度很低的環(huán)境下就會(huì)超出工作范圍，可靠性沒有保障甚至完全不能工作。這種情況下低溫?zé)岜每隙梢訩O普通熱泵。
但如果是在較高蒸發(fā)溫度環(huán)境下工作呢？像長(zhǎng)江流域甚至以南地區(qū)，***冷月溫度也就在0℃左右，如果用低溫?zé)岜玫脑?，設(shè)備成本上額外增添了不少，客戶要多花錢——這可能還會(huì)影響到是否能拿下工程。而且，南方就是出現(xiàn)低溫天氣，時(shí)間都不會(huì)很長(zhǎng)，這時(shí)候完全沒必要用低溫?zé)岜?，啟?dòng)輔助熱源（電加熱）就可以了。
此外，低溫?zé)岜迷谡舭l(fā)溫度較高的環(huán)境下工作，運(yùn)行效率可能還不如普通熱泵。由于噴氣增焓技術(shù)是對(duì)渦旋盤中間壓力腔進(jìn)行補(bǔ)氣來增加排氣量，因此當(dāng)蒸發(fā)溫度過高時(shí)，EVI噴射打開后的中間補(bǔ)氣壓力有可能低于渦旋EVI噴射口時(shí)的壓縮壓力，這時(shí)候EVI將不能實(shí)現(xiàn)噴氣功能，而且此時(shí)壓縮機(jī)打開EVI噴射對(duì)于制冷量和能效是不利的，其噴射打開后的臨界點(diǎn)跟系統(tǒng)的運(yùn)行壓縮比以及EVI渦旋噴射口的設(shè)計(jì)有關(guān)。
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