談及空氣源熱泵的工作原理,少不了提到這幾個關(guān)鍵詞:冷媒、蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器、熱交換器、膨脹閥等,它們都是構(gòu)成熱泵機組的關(guān)鍵性部件。這里我們就針對空氣源熱泵關(guān)鍵技術(shù)中的幾種進行簡要介紹。
冷媒大家并不陌生,最常見的就是一度與臭氧層破壞聯(lián)系起來的氟利昂。冷媒的作用就是在密閉系統(tǒng)內(nèi)通過自身物理特性的轉(zhuǎn)變吸收、釋放熱量。目前,空氣源熱泵機組中,最常見的冷媒是R22、R410A、R134a、R407C四種。冷媒的選擇,以具備無毒、不爆炸、對金屬及非金屬無腐蝕作用,具有較高的蒸發(fā)潛熱、對環(huán)境無害等特點為最理想。
壓縮機是熱泵機組的“心臟”,理想的熱泵壓縮機能在最低大約-25℃的寒冷環(huán)境中穩(wěn)定運行,并確保在冬季能提供55℃乃至60℃的熱水。在反應(yīng)壓縮機性能方面,噴氣增焓技術(shù)是不得不提的。普通的空氣源熱泵熱水器在環(huán)境溫度低于-10℃時,就很難正常運行。低溫運行工況對熱水器的運行效率有很大的影響,并容易對熱水器的部件造成破壞。低溫工況下,壓縮比增大、吸氣比容增大,導(dǎo)致排氣溫度過高、制熱量減少、性能系數(shù)降低,嚴重時會導(dǎo)致壓縮機損壞等問題。所以針對低溫工況的運行,可以在熱泵熱水機的運行系統(tǒng)中加入補氣增焓、雙級壓縮等,提高系統(tǒng)的運行效率。
噴氣增焓系統(tǒng)是由噴氣增焓壓縮機、噴氣增焓技術(shù)、高效過冷卻器組成的新型系統(tǒng),這三個技術(shù)的組合可提供高效的性能,是一個有機的整體。噴氣增焓壓縮機采用兩級節(jié)流中間噴氣技術(shù),用閃蒸器進行氣液分離,實現(xiàn)增焓效果。它通過中低壓時邊壓縮邊噴氣混合冷卻,然后高壓時正常壓縮,提高壓縮機排氣量,達到低溫環(huán)境下提升制熱能力的目的。
高效過冷卻器在整個系統(tǒng)中也起到了關(guān)鍵性的作用,一方面對主循環(huán)回路冷媒進行節(jié)流前過冷,增大焓差;另一方面,對輔助回路(這路冷媒將由壓縮機中部導(dǎo)入直接參與壓縮)中經(jīng)過電子膨脹閥降壓后的低壓低溫冷媒進行適當?shù)念A(yù)熱,以達到合適的中壓,提供給壓縮機進行二次壓縮。
噴氣增焓系統(tǒng)通過提高低溫環(huán)境工況下的壓縮機回氣量,使其制熱能力提升20%。噴氣增焓系統(tǒng)通過閃蒸器和經(jīng)濟器產(chǎn)生制冷劑蒸汽,同時冷卻主循環(huán)的制冷劑,既降低了排氣溫度,又降低了其排氣過熱度,減少冷凝器的氣相換熱區(qū)的長度,增加兩相換熱面積,提高冷凝器的換熱效率。在產(chǎn)生蒸汽的同時也增加了制冷劑在節(jié)流前的過冷度,使得制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量增加,從而增加制熱量。
由此可見,每一個部件的質(zhì)量和效率都很重要,但作為一種清潔能源技術(shù),最終決定空氣源熱泵工作效能的,并不是某一部分的優(yōu)劣,而是最終取決于各個部件之間能否最優(yōu)化設(shè)計組合、從而實現(xiàn)最高的COP值。
假設(shè)在北方霜凍地區(qū),一臺空氣源熱泵配備了國際最先進的壓縮機,能夠保證機組在-20℃的環(huán)境下啟動制熱,但是,假如在運行了一段時間之后,由于其除霜技術(shù)并不智能,那么就有可能出現(xiàn)頻繁除霜導(dǎo)致室內(nèi)供暖溫度極不均衡甚至直接停止制熱的后果。因此,越來越多的企業(yè)已經(jīng)深刻認識到系統(tǒng)化思維在熱泵生產(chǎn)應(yīng)用中的必要性和重要性。
此外,考慮到消費者在使用空氣源熱泵采暖時的整體舒適性,機組在降低風(fēng)機運行噪音方面,同樣是非常重要的。
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