随着环保的严厉推进,空气源热泵在北方采暖和热水领域得到了极速发展,不过市场火热的同时,仍有不少人质疑:“空气源热泵在北方地区能用吗?”

其实,能不能用的问题,北京去年和今年几十万煤改电用户已经可以回答了。这里,为了让大家更好地理解热泵在低温环境下的工作能力,对其原理和低温性能更详细地进行阐述,希望能对大家有所帮助。

热泵取暖是怎么回事(空气能热泵采暖的原理以及其优缺点)

空气源热泵工作原理

先说原理,简单明了地说。

空气源热泵是以空气为低位热源的热泵,利用室外空气的能量,通过机械做工,使能量从低位热源向高位热源转移的装置。环境温度对机组的制热性能起着至关重要的作用。空气源热泵制热的理论基础是逆卡诺循环。逆卡诺循环制热系数ε=T′k/(T′k-T′0)。

在逆卡诺理论循环中,制热系数,与制冷剂无关,仅取决于冷热源温度。当热源(室内)温度T′k一定时,冷源(室外)温度T′0降低,室内外温差(分母)增大,制热系数(即制热能力)下降,这也就是我们所说的,冬天天越冷,热泵越不给力。即“逆反效应”。

热泵取暖是怎么回事(空气能热泵采暖的原理以及其优缺点)

图片来源网络

“低温机”和“超低温机”

既然是“低温机”,和普通热泵的区别肯定在“低温环境下的制热量和可靠性”。那么从“低温空气源热泵”这个产品定义来说。主要包含:

依据GB/T25127.2规定的名义工况进行制热性能的检测,实测制热量应不低于名义值的95%,实测消耗总电功率应不超过名义值的110%,实测名义工况(-12℃)制热COP大于2.1,低温工况(-20℃)制热COP大于1.6。

另外,要满足北方采暖需求,设备要能够在-25℃能够正常启动和运行。对遇有极寒天气时,要能够启动电辅加热,确保出水温度。同时,设备要有可靠的融霜控制装置,融霜时间不能超过运行周期的20%。

“超低温机”从“低温机”这个概念延伸来的,目前只是个营销宣传词汇,没有统一的标准来界定“超低温”这个概念。

热泵取暖是怎么回事(空气能热泵采暖的原理以及其优缺点)

图片由威海经销商刘涛提供

低温热泵为什么-25℃能够正常运行?

造成低温热泵和普通热泵性能差异的核心部件,就是压缩机。近年来,随着搭载了喷气(或喷液)增焓技术、变频技术的热泵专用压缩机开始普及,早已不能再用过去的老眼光来看待空气源热泵了。低温热泵之所以能在更低环温下正常运行,就是相应地解决了常规热泵遇到的几个问题——由于蒸发温度低、吸气流量少、压缩比大、排气温度高导致的制热量不足、COP低及运行不稳定。

首先就是采用喷气增焓技术。喷气增焓就相当于在蒸发温度特别低的时候,通过外界冷媒引入进来,同时冷凝器的支路分成两路——一路用来过冷主回路的制冷剂,增加过冷度,扩大与环境温度的换热温差,提升制热量;另外一路用来冷却主回路的冷媒,减少涡旋盘的压缩比。这样就可以通过喷射进来的新压力降低压缩腔的实际吸气压力,压缩比也减少了,所以功耗、排气温度及功率都会有显著下降。同时,制热量也会提升,因为制热量的提升就来源于主回路过冷度的增加。

其次是内部结构设计上。蒸发温度越低,压缩比越大,而如果要在更低蒸发温度下工作,压缩比就要做的更大。所以,低温热泵压缩机的涡旋盘型线会设计的更大一些。这样就意味着在蒸发温度更低的情况下,低温热泵能够得到更高的工作效率,也能够有更低蒸发温度的工作范围,适应温差较大的工作环境。

这样一来,由于有更低蒸发温度工作范围,并且在低蒸发温度时还保持着较高的制热量,所以低温热泵在温度较低的北方地区也能够稳定、可靠运行,COP也比较高。

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