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      直熱式空氣能與循環式空氣能哪個是發展趨勢?

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      直熱式空氣能與循環式空氣能哪個是發展趨勢?

      發布日期:2019-03-08 作者:景怡機電 點擊:

            空氣能熱水器十大品牌網訊:現在的空氣能市場,大多數采用循環式熱泵,但仍有部分企業堅持發展直熱式熱泵,并且在這方面取得了很大突破。那么直熱式熱泵和循環式熱泵究竟有何區別?誰又可能真正成為未來空氣能熱水器的發展方向?對此我們做了一些分析,僅供參考。(本文參考了網絡和雜志上的一些相關報道,并請教了長期堅持發展直熱式空氣能的杭州沐裕新能源有限公司總經理俞先生,特此一并致謝。) 

            空氣能熱水器的整個系統是由熱泵主機、水箱、電磁閥、循環泵和管網構成,無論直熱式還是循環式,其工作原理都大同小異。區別在水系統這一塊,水系統工作情況的不同,直接決定了直熱式和循環式的不同,繼而影響到整體的運行效果。

          (一)從結構上看:直熱式熱泵冷水直接進主機,因為自來水本身有壓力,故無需水泵,而循環式熱泵冷水進水箱,整箱水進行循環,故需水泵且水泵功率較大,系統費電。在實際安裝過程中,為了保證用戶迅速洗到熱水且熱水溫度波動較小,循環式熱泵往往需要再加輔助水箱,二個水箱之間又需水泵,系統更復雜更費電。

          (二)從系統運行工況上看:當進水溫度<45℃的時候,直熱式和循環式熱泵具有相似的工況和能效,當進水溫度高于45℃的時候,二者的工況則完全不同。

            ①直熱式機組進水溫度低而出水溫度高:兩者通常在15℃~60℃。而循環式機組最初工作時,進水溫度也可能是15℃,但隨著一次次的拉循環,進水溫度不斷提高,隨著溫度的遞增,循環式熱水機組對應的冷凝溫度也迅速增加。

            ②直熱式的高溫冷媒從壓縮機排除后,總是和15℃的水進行熱交換,交換的結果是:冷媒的溫度降低為40℃,而循環式則不同,循環式的高溫冷媒一開始也和15℃的水進行熱交換,但隨著自己的做功,發生熱交換的水溫越來越高,冷媒的熱交換效率出現下降,特別是水溫升高到50℃時,對應的冷凝溫度高達75℃,冷媒經過熱交換后溫度仍然很高,最少也有60℃,冷媒放熱的值明顯不夠。

            以上分析說明了什么呢?說明了當出水溫度不高的時候,比如在45℃以下,循環式和直熱式具有相似的工況及能效。而當水溫升高到45℃以上,循環式熱泵的壓縮機的工作溫度和壓力都在不斷提高,壓縮機的工作條件隨著水溫的不斷提高開始變得非常惡劣。在實際的工程案例中,除了一些恒溫池熱水之類需求溫度不高于45℃的工程外,大部分的工程40%運轉時間是在高溫水區(48-60℃),這樣系統長期處于高冷凝溫度工況下,壓縮機排氣溫度過高使得壓縮機面臨更多的耗功,潤滑發熱油更容易碳化,機組效率、安全性和使用壽命也大幅度下降。

            在這里,直熱式的好處就體現出來了。因為直熱式熱泵熱水機的壓縮機在基本恒定的壓力和溫度下工作,壓縮機的工況也穩定,在短短的5~10分鐘之內,通過一個恒定的冷媒進出溫度,壓縮機即達到一個穩定的運行負荷,然后可以長時間運行。再者低溫自來水直接吸收高溫冷媒的熱量,冷媒能得到充分冷卻,系統高壓壓力降低,壓縮機克服系統壓力所消耗的電能比較少,從而延長了壓縮機的壽命,也減少了高壓保護的頻率和壓縮機爆缸事故的隱患。所以從工作原理和工作狀況看,直熱式能很好地保護壓縮機,提高化霜效率。

          (三)從出水溫度來看:因為循環式熱泵系統是將整箱水不停地進行循環加溫,故出水溫度不穩定,用戶使用起來忽冷忽熱;而直熱式熱泵出水溫度恒定,不存在上述問題。

            目前很多企業都有自己測算的COP值。對直熱而言,COP值很好測試,但循環式熱泵因為要有前期拉循環的不出水時間,要測標準COP值必須有一個特殊的試驗裝置。但問題是具備這種條件的實驗室,目前只有合肥通用機械研究所才有,不到合肥所做測試,根本不可能有一個科學的COP值,可是又有幾個做循環熱泵的廠家能夠把機器拿到標準試驗室做測試呢。在熱泵國家標準中,能效比是不計算循環水泵功率的。但對用戶而言,節能效率是針對整個熱水系統的,在實際中循環水泵的功率將是一個很大的數值,所以無論是用戶還是投資收水費(BOT模式),直熱式熱泵具有更高的價值。

            循環式針對直熱式指出的最大的問題,就是直熱式熱泵的出水量不夠。其實,針對這個問題,就是不懂水系統的人也可以回答。為什么?因為大自然遵循能量守恒定律。壓縮機的功率一樣,產生的熱量就應該一樣。假設傳熱效率一樣,那么無論是直熱式或者循環式,生產相同熱水所需的熱能應該是一樣多的。反過來,如果做不到一樣多,一定是水系統的設計出了問題,而不是選擇直熱式或者循環式的問題。

            既然直熱式熱泵因其對壓縮機的保護得力,能效更高(百順佳直熱式熱泵經合肥通用機械研究所測試COP=4.7),出水溫度恒定,應該比循環式更有應用的前景,但為什么大多數企業在生產中都選用了循環式呢?一位業內人士道出了其中的玄機:因為多數熱泵生產廠家,都是從空調生產企業轉型而來。這類企業最大的問題,就是習慣以做空調的思維來做熱泵,這是整個熱泵行業存在的諸多技術問題的總根源;其次就是直熱式熱泵技術含量高,而上述廠家對水系統知之甚少,缺乏研究,根本無能力做好直熱式熱泵。第三,直熱式熱泵的生產成本較循環式更高,在空氣能原理未真正被用戶了解之前,價格因素會影響銷量。

            直熱式的熱泵系統,通常是通過控制水的流量來提高水溫,從而使水溫一步到位。而出水量的問題,完全可以通過水流控制閥調節水系統,做到在相同的時間內,生產出相同溫度的等量熱水。

            綜上所述,直熱式空氣能熱水器在工作時能夠解決熱泵最核心的技術難題,理所當然的是未來空氣源熱泵熱水技術發展的方向。隨著實踐的增多,相信業內人士會越來越多地認識到直熱式熱泵熱水器的優勢,從而修正自己的技術發展方向。


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