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商用空气能热泵热水器国标系统如何化霜

品牌网 在5℃时空气能热泵热水器效率就比较低,加上化霜耗能20%,再碰上融不掉的霜,那机组的寿命危险了,能效比也就的大打折扣了。诚然,国标的出台是在制冷空调热泵设备的国内标准制订过程中争论最大的,也是在讨论过程中意见分歧最大的一个标准,至今为止其合理性还在争论之中。

    空气能热泵热水器同空调热泵冷热水机组有区别,两者并非一回事,而且差别很大,日前空气能热泵热水器商用机国家标准的出台却有些不伦不类,似乎是照搬了空调热泵冷热水机组标准,为伪空气能热泵热水器或者说是山寨机披上了一层合法的外衣,在此给大家做一些解读。

    空气能热泵热水器的特性和冬季化霜,是一直缠绕在空气能热泵热水器技术方面的一道头疼的问题,为此通过实践,在检测和试验中积累了一些粗浅经验,在此与大家共同交流。

    目前生产空气能热泵热水器的企业有五大类:
1、专业从事空气能热泵热水器的厂家。
2、二、:三流空调转型的厂家。
3、太阳能跨过来的厂家。
4、家电类的厂家。
5、贸易类OEM贴牌的厂家,。
   全国整体真正做低温功效的没几家,2008年1月14日商用机国标的出台,5月1日商用机国标的执行。在这之前的制定仅仅用了一年多的时间,而热泵热水器产品真正进入市场只不过才短短的5年时间,甚至不到,商用机国标出台无非是各参加制定标准厂家出资5万元借用合肥所冷标委职能仓促推出而已,完全存在参加厂家的广告操作嫌疑。诚然,这个国标的出台是在制冷空调热泵设备的国内标准制订过程中争论最大的,也是在讨论过程中意见分歧最大的一个标准,至今为止其合理性还在争论之中。

    根据空气能热泵热水器国标的适用工况,可以分为普通型和低温型两种。表中普通型热元素即空气侧名义工况的干球温度为20℃,湿球温度为15℃,低温型热元素即空气侧名义工况的干球温度为7℃,湿球温度为6℃,普通型是15℃进水,55℃出水,低温型是9℃进水,55℃出水,从标准上看,将空气能热泵热水器分成两大类,一类普通型,二类低温型。这个分类没有必要。目前厂家生产的绝大多数是普通型,即伪热泵,山寨机,而制订一个普通型的标准,就给低标准空气能热泵热水器开了一道方便之门,使其无需在技术上下功夫,只要将热泵热水器当空调做就可以了,是对空气能热泵热水器的发展及推广不负责任,是对中央“节能降耗”号召的亵渎。我们应当吸取其他国家失败的经验教训,明明知道是错了,为什么还要走下去?

    普通型在名义工况干球温度20℃,湿球温度15℃以上的环境中使用是相当可以的。但是低温工况干球温度7℃,温球温度6℃时就勉强甚至很难运行了,而低温型的名义工况干球温度7℃,温球温度6℃,低温工况干球温度-7℃,温球温度-8℃,变工况运行普通型0--43℃,低温型-10--38℃,简单的说普通型空气能热泵热水器的低温工况就是低温型的名义工况。

    标准这样制定的用意很明显,就是普通型的空气能热泵热水器在环境温度5℃以下运行是不行的。如果是在环境温度5℃以下运行,那就该选择低温型空气能热泵热水器,于是给电辅助加热进入国标创造了一个冠冕堂皇的理由,“如果运用普通型机组硬在低温下行,后果相当严重,即使机组连续工作,而所产热水温度是很难上升的。”

    根据国标的理由;空气能热泵热水器从整体上讲是节能的,但是具有一定的适应性,适应的范围如果超出了所限定的范畴就会出问题,因此无需在技术上下功夫,只要将空调改进一下就行,必要时可以使用电辅助加热,用多少都没有关系。

    1名义工况普通型15552015

    低温型95576

    2最大负荷工况普通型29554326

    低温型29553823

    3融霜工况95521

    4低温工况普通型95576

    5低温工况低温型55“-7”“-8”

    6变工况运行普通型~550~43-

    低温型-10~38

    注1)对循环加热式热水机,进行名义工况试验时,使用侧系统的试验水量为热水机1小时名义产水量,其他工况试验,使用侧试验系统的试验水量为热水机2小时或以上的名义产水量。

    注2)融霜工况为融霜运行前的条件,开始运行时,表1和表3规定的温度条件均可。

    注3)或按照制造厂商明示的该工况最高使用侧温度进行试验

    注4)或按照制造厂商明示的该工况最低热源侧温度进行试验

    国标同时对空气能热泵热水器的节能效率做了规定,COP值在3。6---3。7之间,而空调改装的空气能热泵热水器很难做到这个标准,一次加热型只可以从15℃进水,加热到45℃热水出水。但是现在比效安全且节能效率高的还是循环加热式空气能热泵热水器,进水15℃,慢慢加热到45℃时,因为无论是系统压力,系统电流以及压机的使用寿命只有好处没有坏处,循环加热式的工作曲线属于一种爬坡型,慢慢上升,因此能效比会更高,并不像直热式那样永远处在一个定压满负荷状态一尘不变。

    我们都知道冷凝温度越高,能效比也就越低这个道理。但是目前很多厂家运用大循环理念做热水,那是不科学的,主要表现在进水温度15℃加热到55℃第一次加热时能效比比效高,可是当用水时,水箱液位下降,机组就必然形成在45℃-55℃之间循环加热,这时循环式与直热式的COP值几乎没有什么区别,因此小循环加热系统从15℃加热到55℃放进储热水箱,再从15℃加热到55℃,再放入储热水箱,周而复始,这种方式能效率就相当高,很值得提倡和推广。

    名义工况环境温度20℃时,假设说是100%,那么在环境温度40℃时它的绝对值就相当于140%左右,因为环境温度愈高,从空气中的吸热量就愈多,热泵热水器的产热量也就愈多。同样热泵热水器的性能随着环境温度的下降,也直线下降。

    一般来说,在零下15℃时的能效比绝对值相当于名义工况时的40%左右,在0℃时的能效比绝对值相当于名义工况的70%左右,环境温度愈低热效率也同样愈低,热泵热水器全年的平均节能是相当可观的,但是要做到冬季也节能,目前没几家。

    根据对热泵热水器能效比的实地跟踪发现,机组全年输入功率基本没有变化。夏季条件好的时候,制热量单位小功率消耗少,其制冷剂流量大。冬季条件差的时候,


制热量单位大功率消耗多,其制冷剂流量小,故数据之间相乘的输入功率与环境温度变化之间关系不大。不过制热量的大小与环境温度变化是息息相关的,差距很大。在30℃—40℃以上机组消耗功耗不大,但能效比还是比较高的,固比肯定的说普通型热泵在淮河以南地区运行是完全可以的。其节能降耗功效是不可抹杀的,可以断言长江以北区域不适合热泵热水器使用纯属子无虚有。
    压缩机是空气能热泵热水器的心脏,同时是空气能热泵热水器正常运行的可靠保障。我国压缩机年产量已达到9000万台,占全世界70%多。目前市场上的涡旋式压缩机有三类,一类商用压缩机,一类民用压缩机,一类补气增焓压缩机。而商用压缩机比民用压缩机贵,如果压缩机用在空调上一年也用不了几个月,但空气能热泵热水器却是一年四季都在用,如果将家用压缩机作为商用的话,那性能寿命效率等都会受到影响。同样压缩机在不稳定区域以及长时间工作它的寿命都会受到影响,产生高压保护、低压保护、压缩机缺油等现象,甚至烧毁压缩机。对于一些压缩机烧毁得厉害的热泵厂家来说,他们并不怕,他们经常算这样一笔帐,“我送你一个小压缩机,2000-3000元,但可以给你节约电费上万元,你还是划得来的(其实真的能节约这么多吗?)”。

    环境温度20℃是压缩机的安全区域,在名义工况下空气能热泵热水器机组不管是压缩机寿命还是内系统性能都是很稳定的。而有些厂家误认为环境温度越高效果越好,其实并非如此,在环境温度40℃时,空气能热泵热水器的蒸发温度就很难再上升,在一定范围内蒸发温度越高,效率越高,但是每个压缩机都有它的工作极限,谷轮压缩机ZR61KH系列在全世界压缩机中应当是相当好的,最高蒸发温度为12。5℃,当环境温度40℃时蒸发温度就大大超出压缩机设计值,虽然机组有高温保护、高、低压保护,但是常期使用压缩机线圈经受不了,整个压缩机的电流过大,负载过大,形成超载,这是压缩机烧毁的一个原因。解决这个问题可以人为的创造一些换热条件,让风机降低转速,给压缩机降温等,但是不能盲目使用,要应用适当。

    环境温度7℃以下,压缩机吸气过热量比较小时是任何机组的保护都体现不出来的,压缩机容易发热,制冷剂不能得到充分蒸发,液态回到压缩机,机油变稀,润滑受影响,如果冬季空气热泵热水器使用中压缩机长期带油过多的话,那么压缩机坏的机率就高,这也是压缩机烧毁的一个原因,

    有人认为环境温度7℃以上使用热泵热水器没有问题,但是在环境温度7℃以下就不行,因此必须使用低温型,而低温型得从冷媒的选配,机组系统的配置等方面方面增加成本,因此造价太高,当环境温度-15℃的时候,冷凝温度吸气过小,而排气温度太高,这时排气温度可达100--110℃,当然可以通过冷却来控制排气温度,但这时机组效率很低,COP值甚至还不到1,机组工作是可以工作,但没有什么效果,故障率还会高,

    环境温度-10℃时,压缩机的运行冷凝温度最高可以达到60℃多度,产45℃热水应当可以,而随着环境温度的降低,压缩机所承受的冷凝温度会不断下降,在环境温度低的时候,水温要求又比平时高,(夏天冷水冲浴都没问题),冬天产45℃热水是不行的,1。人体热补充要求高。2。浴室周围环境温度低,需要补热,3。环境温度对流散热快。外加压缩机吸气所承受的冷凝温度就不断下降,机器更容易坏,因此技术达不到这个程度的厂家,只能用电辅助加热了。


这就是为什么国标将热泵热水器分为普通型和低温型,并且允许将电辅助加热写进
    商用机国家标准的真正原因:

    1)或按照制造厂商明示的该工况最高使用低温度进行试验

    霜和冰是怎样形成的呢?

    1、0℃以下结霜。

    2、0℃以上化作水。

    3、水流淌下来,汽化,而在化霜过程中,翅片上的水还有没有完全汽化干净,机组又进入了下一轮制热程序,机组又开始结霜,而霜就成冰了。空气中残留下来的是霜,而翅片上残留下来的水在低于0℃时就形成冰了。

    翅片上的水还没来得及汽化一旦结冰,除也除不掉了,这时机组高、低压都没有了,此时对压缩机损坏最大。如果是螺杆式压缩机那就更惨了,因为螺杆式压缩机是压力供油,高低压一旦没有,就像心脏缺血一样,后果严重。

    在5℃时空气能热泵热水器效率就比较低,加上化霜耗能20%,再碰上融不掉的霜,那机组的寿命危险了,能效比也就的大打折扣了。

    空气能热泵热水器在冬季产霜是必然的,我们在使用空调的时候会发现外机结霜,化霜,而室内机主要靠电辅助加热室内温度。同样热泵热水器结霜就要除霜,化霜。换热器设计系统的配置,可以延缓结霜,降低结霜对空气能热泵热水器性能的影响,可以使机组结霜慢一点,结霜后对机组性能影响也慢一些。

    干工况下不可能结霜,零度工况下是可以结霜的。当蒸发器温度通过蒸发器的空气降到空气温度时,空气中的水分子就存留在翅片上。而零度工况对机组换热是有利的,具备显热和潜热,干工况交换时是显热交换,零度工况时就是潜热交换了,如果零度工况时蒸发器的表面温度低于0℃时就会结霜。蒸发器表面开始有微霜时,对换热器的效果是有所提高的,它能强化排热,蒸发器表面呈现毛刺状,但是随着霜层的加厚,空气流通的阻力增大,势必阻碍空气的流通,蒸发器是通过空气吸热,而空气流量减少,吸热量也同样减少,这时机组性能就开始削减。

    那么怎样在设计中使空气能热泵热水器克服这一难关呢?

    通过业内名企多年的实践发现1、可以增加风机转速,使排风量加大,结霜过程是先钢管结霜,后蒸发器翅片结霜,再蒸发器内侧结霜。2、换热面积增大,蒸发温度与环境温度的温差就比较小,这时就不容易结霜,3、应用小循环系统使机组得到休息。缩减其化霜的时间,同时能保证蓄热水箱有足够温度的热水,并且确保能效比的提高。这样做肯定要增加成本。这与空调热泵冷热水机组外侧换热器相比是有区别的。空调热泵冷热水机组冬天制热,夏天制冷,其机组室外侧换热器是以冷凝器为目标设计的,因此冷凝的负荷大小决定蒸发面积。

    还可以加大翅片的间距和表面处理,翅片距离越小,越紧凑,风扇阻力就大,而换热效果,空间利用率都很好。但是冬季效果不好,结霜时容易将空气流通道堵起来。翅片间距越小,堵得越快。(冷库的翅片就的起码6mm以上)而一般的空气能热泵热水器翅片在2mm左右,有的甚至1。8mm,因此翅片间距增大可延缓结霜,那么如何选择翅片距离呢?这就是一个值得推搞的问题了,

    怎样除霜呢?

    1、四通阀转向,把制冷变成制热,蒸发器上有霜,让系统反过来工作,蒸发器变成冷凝器,让加热的水把霜化去,这是一种常用的方法。

空调化霜也是采用这种方法。
    2、热气旁通除霜、即将蒸发器上的热量转换到化霜上来。

    四通阀化霜要优于热气旁通阀除霜。四通阀除霜是将已产热水转换过来除霜,除霜力度强可以让霜体结得厚一点再去除。热气旁通除霜对系统冲击小,但力度比四通阀除霜弱,可以让热气旁通除霜的次数多一些,结霜体薄一点,化霜时间长一些,。无论采取哪一种除霜方式,除霜的控制方式很重要,如果用热气旁通的方法做四通阀降霜系统,霜体可能除不掉,因此每个方法都有利有弊。

    除霜的方法不同,注定控制除霜的方式也就不同。

    最简单最原始控制除霜的方式是定时除霜,大约40左右分钟,机组就进入除霜阶段,无论有霜无霜,照常工作,这种除霜控制简单而且成本低。。

    定时除霜加温度除霜,当温度和时间到设定值时就开始化霜。这要求做到何时除霜,那个温度下除霜,什么情况退出除霜?早不行,晚也不行,没除干净更不行。因为除霜的时间越长,制热的时间就越短,而多次除霜使机组冷凝温度飑上去对机组也不利。

    定时除霜加温度除霜加湿度除霜,当温度和时间及湿度都到达设定值时才开始化霜。而且必须湿度先决。此方法可靠性比较高,但是技术配合和成本也比较高。

    在采用除霜时还应当注意机组容量和水箱容量之间的关系,一般而言,空气能热泵热水器结霜时间大约在40分钟左右,如果你在这40分钟左右就把水做好,就是机组要结霜那也不怕了,因此这里特别强调小循环系统对化霜是有很大的好处的。并且还可以节约大部分耗能,提高COP值。

    故此对于大循环或者是小马拉大车式的用一台小机组对着一个大水箱拼命工作,后果谁都清楚。机组的运行方式,控制方式,以及配置方式都是直接影响化霜以及设备寿命的重要因素。

    可靠性和效率是矛盾的,可靠性要高,效率也要求高这是比较难设计的。这就必须对不利工况点进行处理,要使机组在高温状况和低温状况下处置得当,这完全可以办到。但让R22制冷剂做55℃热水是很困难的,在冷凝温度57--58℃时,蒸发温度就超界限工作。2010年,R22将被限量生产直至淘汰。因此新制冷剂的广泛使用势在必行。




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