分析空气源热泵制热、制冷及生活热水三联供机型优缺点

0引言 　　由于地下矿物质能源的日益匮乏，催生了新能源节能环保产品不断推出，近几年空气源热泵热水器受到广大用户的青睐，与之相关的节能产品相继进入市场，空气源热泵制热、制冷及生活热水三联供产品也受到推销人员的吹捧。 　　1工作原理 　　近几年各大热泵生产厂家及知名空调厂家纷纷推出三联供机型，即同时可实现制冷、制热及加热生活热水功能。其工作原理如图1所示。 　　（1）冬季制热模式（生活热水低于设定温度5℃，生活热水需要加热）：压缩机排气口→1号电磁阀关闭不通→生活热水换热器→3号电磁阀打开→膨胀阀→表冷器（蒸发器）→四通阀→回压缩机吸气。 　　（2）冬季制热模式（生活热水达到设定温度）：压缩机排气口→1号电磁阀打开（生活热水冷凝压力高于供暖冷凝器压力）→四通阀→供暖换热器→膨胀阀→表冷器（蒸发器）→四通阀→回压缩机吸气。 　　（3）夏季制冷模式（生活热水低于设定温度5℃，生活热水需要加热）：压缩机排气口→1号电磁阀关闭不通→生活热水换热器→2号电磁阀打开→膨胀阀→制冷换热器→四通阀→回压缩机吸气。 　　（4）夏季制冷模式（生活热水达到设定温度）：压缩机排气口→1号电磁阀打开（生活热水冷凝压力高于室外冷凝器压力）→四通阀→表冷器（冷凝器）→膨胀阀→制冷换热器→四通阀→回压缩机吸气。 图1 　　2优点 　　普通风冷热泵机组在制冷的同时，必须向环境中释放大量的冷凝热，这部分热量加剧了城市热岛效应。以一台制热量为12kW的机组为例，每小时向空气中释放约10318千卡热量，这些热量在1小时内可使1200㎏水温升10℃。很多这样的企事业单位，生活热水是一年四季都是需要的，如果采用三联供余热回收技术，每年会节约大量的生活热水加热费用。 　　目前热泵生产厂家及知名空调厂家已成功开发出风冷三联供产品，该产品在制冷、制热的同时加热生活热水，也可各功能独立运行，三联供机组实现了制冷状态下的全热回收，降低了初投资成本。 　　3弊端 　　（1）通常采用三联供技术的单位主要是利用其室内空气调节功能，生活洗浴热水功能为辅。热泵机组一般按房间负荷选配，相比生活热水负荷较小，机组夏季大部分时间工作在制冷模式。用在加热生活热水模式时间很短，包括家用三联供热水机。 　　由于各地区水质不同，洗浴热水换热器每天都流入新水，对换热器的耐腐蚀能力要求很高，好多三联供机组因洗浴热水换热器腐蚀穿透，造成水进入氟路系统，导致整套空调机组报废。如想尽量杜绝蚀穿问题，洗浴热水做二次换热系统，冷凝温度势必再提高约5℃，加剧COP值降低，得不偿失。 　　（2）生活热水温度一般设置在45℃左右，甚至更高，此温度可视为生活热水模式中热泵机组的冷凝温度。 　　制冷模式，以北京为例，夏季空气调节设计冷凝温度约为35℃，在这种环境温度工况中运行，传统空调机组运行正常。换做三联供机组在制冷模式运行没问题，如此时洗浴热水需要加热，同时室内需要降温，其冷凝温度必须升至45℃，冷凝温度从35℃升至45℃，冷凝压力提高至约2.7MPa，远高于空气冷却温度压力1.7MPa，增大了压缩比，耗电量加大。 　　在空调制冷模式下，免费得到洗浴热水，实际是一部分（35℃冷凝温度以上）靠提高冷凝温度，加大压缩机能耗换来的。 　　4结论 　　热泵三联供系统，概念新颖，所谓空调模式运行时可以免费加热洗浴热水，购买一套三联供设备，可以实现室内制冷、供暖及洗浴热水。可以降低部分初投资，但运行费用与空调加空气源热泵热水机的运行费用是相同的。（如图2所示） 图2 　　三联供系统一般运行是先保证洗浴热水温度，夏季制冷时，如洗浴热水温度与室内温度都没有达到停机温度，生活热水换热器作为空调的冷凝器时，洗浴水温在35℃以下运行时（因夏季室外温度（冷凝温度）高于水箱温度），制冷工况是节能的。可洗浴热水一般要升至45℃甚至更高才停止运行，在35℃～45℃以上的温度工况运行时，制冷工况是不节能的。 　　考虑其潜在的危险性（由于生活热水蚀穿换热器导致整套系统瘫痪），不如在机组内部把空气源热泵空调部分与生活热水完全分离，风机可以考虑整体使用，这样系统内部互不干扰，工作稳定。（如图3所示） （北京天普新能源科技有限公司刘文庆）