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空氣能壓縮機與空調(diào)壓縮機的差異淺析
2020-09-01
 隨著家用空氣能熱水器市場的快速增長,以前采用“空調(diào)外機結(jié)構(gòu)設(shè)計”的模式會逐漸被打破。繼2009年熱泵專用壓縮機并推廣以來,國內(nèi)多家壓縮機廠家紛紛投入熱泵專用壓縮機開發(fā),以期為熱泵熱水器的健康發(fā)展提供核心保障。熱泵熱水器的運行模式與空調(diào)存在很大差異,決定了熱泵專用壓縮機與空調(diào)壓縮機在設(shè)計理念上存在差異。隨著家用熱泵熱水器市場的快速增長,以前采用“空調(diào)外機結(jié)構(gòu)設(shè)計”的模式會逐漸被打破。

    無故障長期穩(wěn)定運行

    熱泵熱水器與空調(diào)相比,運行時間方面存在很大差異,熱泵熱水器系統(tǒng)運行時間要遠高于空調(diào)。熱泵熱水器的運行時間取決于以下因素:

    空調(diào)在夏季使用頻率高,但熱水器卻是日用品,并且冬季運行時間特別長。冬季加熱一箱水的時間是夏季的數(shù)倍,因此需要確認熱泵熱水器在冬季的運行模式。根據(jù)統(tǒng)計計算,熱泵熱水器有2/3的壽命是在冬季消耗的。

    因為熱泵的出水溫度在55度以上,隨著使用的進行,水箱溫度會下降,當下降到45度左右時,壓縮機就需要啟動運行,因此壓縮機基本都是運行在冷凝溫度較高的區(qū)域。冷凝溫度是影響壓縮機壽命的主要因素,在運行相同時間的條件下,熱泵熱水器中壓縮機所受的綜合負荷要遠高于空調(diào)中的壓縮機。

    消費者購買熱泵熱水器的主要動力是節(jié)能、方便,消費者會因此而多用水,這也增加了熱泵的工作時間。

    如果熱泵熱水器用于采暖+生活熱水場合,可能會在整個采暖季節(jié)長期運行。

    綜合以上各類因素,可知熱泵熱水器主機會向小型化發(fā)展,實際運行時間會大幅度增加。要保證在熱泵熱水器生命周期里不發(fā)生故障,壓縮機需要能夠承受20000小時的實際運行,因此,使用熱泵專用壓縮機是非常必要的。

    空調(diào)與熱泵熱水器運行模式的差異對比

    系統(tǒng)設(shè)計時的注意事項

    在實際的系統(tǒng)設(shè)計時,也要遵循熱泵運行的規(guī)則,這樣才能真正發(fā)揮熱泵專用壓縮機的功能。具體要注意到以下幾方面:

    節(jié)流裝置要保證寬范圍

    無論是分體式還是放于室外的整體式熱泵熱水器,其蒸發(fā)溫度都非常寬。為了在寬范圍內(nèi)進行有效節(jié)流,建議不要采用單根毛細管,而是采用膨脹閥或者多組毛細管,以應(yīng)對環(huán)境溫度的變化,保證在所有運行條件下都有吸氣過熱度。同時也要避免液體直接進入壓縮機,特別是冬季。

    觀察液擊、浸入現(xiàn)象,評估風(fēng)險

    針對靜態(tài)加熱儲熱式熱泵熱水器,“冷媒遷移”是回避不了的問題:即壓縮機停止工作后,處于冷凝器處于高水溫環(huán)境中,壓縮機/蒸發(fā)器逐漸冷卻,溫差導(dǎo)致冷媒逐漸遷移至蒸發(fā)器和壓縮機。

冷媒發(fā)生“聚集”,壓縮機再次啟動時,聚集在蒸發(fā)器中的冷媒很可能直接進入壓縮機。也就是說熱泵熱水器發(fā)生液擊的程度比空調(diào)要嚴重得多。這個現(xiàn)象已經(jīng)經(jīng)過多次試驗得到驗證。這也是熱泵專用壓縮機采用超大容量弧形儲液器設(shè)計的原因之一(緩解液擊、提升吸氣過熱度)。因此,在開發(fā)熱泵熱水器時,需要觀察液擊、浸入現(xiàn)象,評估風(fēng)險。比如阿里斯頓、格力等企業(yè)在開發(fā)熱泵熱水器是都進行了詳細的觀察,確認系統(tǒng)設(shè)計的可靠性,做得很專業(yè)。 
    注意壓縮機底部過熱度的問題

    這一點是在系統(tǒng)設(shè)計時容易被忽略的地方,但卻是極端重要的。所謂壓縮機底部過熱度,其定義為:壓縮機底部溫度—冷凝溫度。如果該值為零或者小于零,此時壓縮機本體就成了一個“冷凝器”,冷媒會慢慢在壓縮機殼體內(nèi)冷凝成液體而沉積在壓縮機底部,被當做“潤滑油”泵到壓縮機泵體各滑動面上。液態(tài)冷媒是沒有潤滑功能的,其結(jié)果是壓縮機泵體摩擦對偶全面磨耗,發(fā)生“咬缸堵轉(zhuǎn)”只是個時間的問題。

    壓縮機冬季運行時,如果發(fā)生“吸氣帶液”,進入壓縮機內(nèi)部的液態(tài)冷媒會迅速降低壓縮機本體溫度,加上低的環(huán)境溫度,導(dǎo)致壓縮機底部溫度會降得比較低。而熱泵熱水器由于需要制取較高溫度的熱水,冷凝溫度比較高,就這很容易發(fā)生壓縮機底部溫度低于冷凝溫度的現(xiàn)象。系統(tǒng)實驗表明,當發(fā)生有吸氣帶液時,在制取55度熱水時,環(huán)境溫度在5度左右就會發(fā)生底部過熱度小于零的現(xiàn)象,環(huán)境溫度越低越嚴重。

    普通空調(diào)壓縮機在有吸氣過熱度時容易“電機過熱”,特別是在高壓縮比運行時。這恰是熱泵專用壓縮機需要解決的,在高壓縮比下,熱泵專用壓縮機仍可可靠運行。

    冷凝側(cè)換熱留出安全余量

    不管是什么類型熱泵熱水器,長期運行后,其水側(cè)(冷凝側(cè))的換熱效果都會下降(結(jié)垢、松動、老化等),換熱溫差會增加。因此在設(shè)計當初就考慮到將來其冷凝側(cè)換熱溫差可能會發(fā)生怎樣的變化,留出一定的安全余量,以保證壓縮機長期運行在安全范圍之內(nèi)。
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