低溫?zé)岜门c普通熱泵的區(qū)別
普通熱泵低溫工況下為何運(yùn)行難？
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。可能普通熱泵壓縮比只做到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。
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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)，最冷月溫度也就在0℃左右，如果用低溫?zé)岜玫脑挘O(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)岜茫瑔?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)。
優(yōu)質(zhì)低溫?zé)岜眉安膳到y(tǒng)構(gòu)成
1 專用熱泵壓縮機(jī)&電子膨脹閥
壓縮機(jī)是空氣能機(jī)組的心臟零部件，其運(yùn)行工況性能決定了機(jī)組的制熱能力。除了上文介紹的噴氣增焓壓縮機(jī)，在農(nóng)村煤改電市場(chǎng)上，變頻壓縮機(jī)也受到歡迎。據(jù)了解，為了保證在廣大農(nóng)村的低電壓下和不穩(wěn)定電壓下正常啟動(dòng)，2017年招標(biāo)中，北京市政府鼓勵(lì)使用變頻式空氣能熱泵，各區(qū)在評(píng)標(biāo)時(shí)可對(duì)使用變頻式空氣能熱泵給予加分。而性能更好的雙級(jí)壓縮變頻壓縮機(jī)則尚未普及，不過本次展會(huì)也有展商展出。
變頻機(jī)組與電子膨脹閥配合使用時(shí)才能真正的將因?yàn)樽冾l而帶來的能效提升到最高水平。定頻機(jī)多使用熱力膨脹閥，而熱力膨脹閥的有效調(diào)節(jié)范圍一般在50～100%之間，在小于50%以下的負(fù)荷的情況下溫度控制波動(dòng)很大，而電子膨脹閥則可以在10～100%的負(fù)荷區(qū)間控制，甚至可以達(dá)到5%，所以如果節(jié)流閥不采用電子膨脹閥，能效將受到很大影響。
2 機(jī)組控制器
對(duì)于一臺(tái)熱水機(jī)來說，電控主要以水箱溫度來進(jìn)行控制就好了，對(duì)于采暖機(jī)組，擺在面前需要考慮的可不僅僅是水箱溫度，控制面板的設(shè)計(jì)考慮進(jìn)出水溫差、末端聯(lián)動(dòng)、電子膨脹閥調(diào)節(jié)過熱度的跟隨性、靈敏性、噴氣增焓電磁閥何時(shí)打開、開閉頻率是什么、如何控制盡量小的排氣溫度波動(dòng)、壓縮機(jī)回油回液情況等等。因此有企業(yè)專門推出了針對(duì)煤改電采暖定頻機(jī)組和變頻機(jī)組的控制面板，大多數(shù)具有WI-FI遠(yuǎn)程控制功能，以適應(yīng)多變的工作環(huán)境。
3 換熱器
在換熱器方面，空氣能采暖機(jī)組在考慮壓機(jī)回油因素的同時(shí)多數(shù)會(huì)選用傳熱系數(shù)在2000~4650W/(㎡*K）的板式換熱器或高效罐換熱器。同時(shí)，有些換熱器企業(yè)推出適用于R410A等環(huán)保冷媒的產(chǎn)品，在低溫環(huán)境下能夠提高制熱性能系數(shù)、降低壓縮機(jī)的排氣溫度，使系統(tǒng)的低溫制熱性能和可靠性都得到明顯的提高。
4 風(fēng)機(jī)
要保證低溫下的制熱性能，更大的進(jìn)風(fēng)量也是手段之一。這時(shí)候，風(fēng)機(jī)的可靠性就很重要。另外，變頻風(fēng)機(jī)雖然非關(guān)鍵部件，但是絕對(duì)能起到錦上添花的作用。
5 電輔助
值得一提的是，北京煤改電空氣能機(jī)組對(duì)電輔助持肯定和支持態(tài)度，并明文規(guī)定空氣能采暖熱泵機(jī)組必須加裝電輔助，并限定了電輔助的使用。允許在空氣干球溫度-20℃到-25℃采用電輔熱制熱，在-25℃下無電輔助機(jī)組正常啟動(dòng)，這樣的規(guī)定是為了保障農(nóng)戶正常供暖。另外，為應(yīng)對(duì)極寒或雨雪天氣，壓縮機(jī)伴熱帶、底盤伴熱帶等設(shè)施也是必需品。
6 緩沖水箱
不同于往年的是，今年北京“煤改電”相關(guān)文件規(guī)定：“空氣能熱泵系統(tǒng)要配套安裝容量不低于60升的儲(chǔ)水罐”。這里說到的儲(chǔ)水罐就是我們俗稱的緩沖水箱，而且規(guī)定容量必須是60升以上。
7 保溫管
在空氣能采暖系統(tǒng)中，保溫作用很重要，無論是建筑物的外墻保護(hù)。管路之間的保溫亦是非常重要，沒有保溫的管網(wǎng)熱損耗最高可以達(dá)到5%乃至更高。保溫管主要是PPR聚氨酯保溫管，結(jié)構(gòu)為:外保護(hù)層、保溫層、防滲漏層三部分。外保護(hù)層材料為聚乙烯夾克管或玻璃鋼或其它材料。敷設(shè)方式有直埋、架空、地溝三種方式。
8 薄型模塊地暖
薄型模塊地暖又稱干式地暖，與傳統(tǒng)的濕式地暖相對(duì)應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)預(yù)制的環(huán)保阻燃高密度擠塑成型板，預(yù)熱時(shí)間比傳統(tǒng)地暖短，升溫迅速均勻，即開即熱，本產(chǎn)品在南方?jīng)]有保溫結(jié)構(gòu)的房間里，室溫在30-180分鐘之內(nèi)即可升至所設(shè)定溫度，在北方有保溫結(jié)構(gòu)的室內(nèi)，在30-60分鐘之內(nèi)即可到達(dá)所設(shè)定室溫，由于安裝的簡(jiǎn)單和方便，而且不受空間影響，受到暖通界的推崇，得到大力的推廣。業(yè)內(nèi)人士稱，空氣能熱泵+薄型模塊地暖是最佳搭配。
9 水泵
采暖系統(tǒng)所設(shè)置的循環(huán)水泵是向用戶輸送熱水的關(guān)鍵設(shè)備,也是耗電量較大的設(shè)備之一。循環(huán)水泵的性能和參數(shù)的合理性，就顯得格外重要。因此合理選擇和正確安裝使用循環(huán)水泵，是取得較為滿意的供暖效果的關(guān)鍵。選擇的原則是：設(shè)備在系統(tǒng)中能夠安全、高效、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。選擇的內(nèi)容主要是確定它的型式、臺(tái)數(shù)、規(guī)格、轉(zhuǎn)速以及與之配套的電動(dòng)機(jī)功率。
10 分集水器
分集水器是空氣能+地暖系統(tǒng)的重要組成部分，由分水主管和集水主管組成，分水主管連接于管網(wǎng)系統(tǒng)的供水管，它的主要作用是將來自于管網(wǎng)系統(tǒng)熱水通過埋在地板下的地暖管分配到室內(nèi)需地板采暖的各房間。熱水在地暖管中流動(dòng)時(shí)，將熱量傳遞到地板，再通過地板向室內(nèi)輻射傳熱。
11 恒溫控制器
在采暖地暖系統(tǒng)中，控制管道的關(guān)閉和開啟，用于地暖和散熱器組合系統(tǒng)中戶式地暖區(qū)域的戶式供水溫度調(diào)節(jié)與控制。可人為設(shè)定室內(nèi)溫度，通過溫包感應(yīng)環(huán)境溫度產(chǎn)生自力式動(dòng)作，無需外界動(dòng)力即可調(diào)節(jié)流經(jīng)散熱器的熱水流量，從而實(shí)現(xiàn)室溫恒定的閥門。正確使用恒溫控器實(shí)現(xiàn)對(duì)室溫的主動(dòng)調(diào)節(jié)以及不同室溫的恒定控制。
12 地暖管材
地暖誕生到現(xiàn)在為止共有以下幾種管材作為地暖管的使用。 分別是PE-X： 交聯(lián)聚乙烯1、PAP： 鋁塑復(fù)合管2、PP-B： 耐沖擊共聚聚丙烯（韓國(guó)曾經(jīng)稱之為PP-C）、PP-R:無規(guī)共聚聚丙烯、PB：聚丁烯耐高溫、PE-RT:聚乙烯。挑選地暖管材，一定要注意看外觀，質(zhì)量好的地暖管材外表比較光滑沒有凹凸、氣泡、明顯的色差和雜質(zhì)，而且地暖管材上都表明地暖管材的型號(hào)、規(guī)格和品牌。好的地暖管材上面的印字比較清晰而且不易脫落。此外還需要看手感，摸上去光滑的程度，軟硬的程度等。
13 風(fēng)機(jī)盤管
空氣能熱泵機(jī)組+風(fēng)機(jī)盤管的應(yīng)用方式日漸被行業(yè)人士所接受，由熱交換器，水管，過濾器，風(fēng)扇，接水盤，排氣閥，支架等組成，其工作原理是機(jī)組內(nèi)不斷的再循環(huán)所在房間或室外的空氣，使空氣通過冷水（熱水）盤管后被冷卻（加熱），以保持房間溫度的恒定。
為滿足不同場(chǎng)合的設(shè)計(jì)選用，風(fēng)機(jī)盤管種類習(xí)慣上可分為臥式暗裝（帶回風(fēng)箱）風(fēng)機(jī)盤管、臥式明裝風(fēng)機(jī)盤、臥式暗裝風(fēng)機(jī)盤管、立式暗裝風(fēng)機(jī)盤管、立式明裝風(fēng)機(jī)盤管、卡式二出風(fēng)風(fēng)機(jī)盤管、卡式四出風(fēng)風(fēng)機(jī)盤管、立柜式風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)器及壁掛式風(fēng)機(jī)盤管以及地板嵌入式風(fēng)機(jī)盤管等多種。