空氣能熱泵熱水機(jī)組直熱式和循環(huán)式有什么不同

　　在空氣源熱泵熱水器的選型問題上，大多數(shù)機(jī)型都選用的是循環(huán)加熱的模式進(jìn)行。特別是在一些大型的商用項(xiàng)目上，循環(huán)式熱泵更是一統(tǒng)天下，幾乎沒給直熱式熱泵一點(diǎn)生存空間。但即便如此，仍有部分企業(yè)堅(jiān)持發(fā)展直熱式熱泵熱水機(jī)，并促使直熱式熱泵的發(fā)展路線逐漸明晰起來(lái)：過去少人問津的直熱式熱泵，可能成為未來(lái)熱泵熱水機(jī)的主力——那么，循環(huán)式熱泵和直熱式的區(qū)別究竟在哪里?直熱式的熱泵是未來(lái)的方向，其中的原因又是什么?

　　空氣源熱泵熱水器從起初的盤管式演化至今，其運(yùn)行模式大致分成兩種，一種是直熱式，一種是循環(huán)式。關(guān)于兩種機(jī)器的性能及實(shí)際工程比較，一直以來(lái)眾說紛紜，莫衷一是。循環(huán)和直熱，究竟哪種方式更好?大多數(shù)工程機(jī)都選用循環(huán)式的原因是什么?誰(shuí)是真正的未來(lái)之王?長(zhǎng)期以來(lái)一直是整個(gè)行業(yè)困惑的問題，然而，又沒有真正搞清楚。

　　我們知道，熱泵熱水器的整個(gè)系統(tǒng)包括熱泵、水箱、電磁閥、循環(huán)泵和管網(wǎng)構(gòu)成，無(wú)論是直熱還是循環(huán)，工作原理都大同小異，區(qū)別只在水系統(tǒng)這一塊，水系統(tǒng)工作情況的不同，直接決定了直熱和循環(huán)的不同，繼而影響到整體的運(yùn)行效果。

　　直熱式熱和循環(huán)式熱泵運(yùn)行時(shí)究竟有什么不同?

　　說到直熱和循環(huán)的比較和選擇問題，直熱和循環(huán)在工作方法上，究竟有什么不同?讓我們來(lái)看一下兩種工況的工作原理——如下圖所示：

　　(1)循環(huán)式熱泵運(yùn)行原理

　　直熱式熱泵熱水機(jī)組系統(tǒng)運(yùn)行原理

　　(2)直熱式熱泵運(yùn)行原理

　　循環(huán)式熱泵熱水機(jī)組系統(tǒng)運(yùn)行原理

　　從結(jié)構(gòu)上看，直熱式比循環(huán)式少了一個(gè)循環(huán)水泵，這個(gè)很自然，也好理解。但他們之間最大的區(qū)別，還在于：當(dāng)進(jìn)水溫度高于45℃的時(shí)候，工況完全不同。

　　①直熱式機(jī)組進(jìn)水溫度低而出水溫度高：兩者通常在20℃—60℃。而循環(huán)機(jī)組最初工作時(shí)，進(jìn)水溫度也可能是20℃,但隨著一次次循環(huán)，進(jìn)水溫度不斷提高，隨著溫度的遞增，循環(huán)式熱水機(jī)組對(duì)應(yīng)的冷凝溫度也迅速增加。

　　②也就是說，直熱式的高溫冷媒從壓縮機(jī)排出后，總是和20℃的水進(jìn)行熱交換，交換的結(jié)果是：冷媒的溫度降低為40℃。而循環(huán)式則不同，循環(huán)式的高溫冷媒一開始也和20℃的水進(jìn)行熱交換，但隨著自己的做功，發(fā)生熱交換的水溫越來(lái)越高。冷媒的熱交換效率出現(xiàn)下降，特別是水溫升高到50℃時(shí)，冷媒經(jīng)過熱交換后溫度仍然高達(dá)75℃,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(dāng)出水溫度不高的時(shí)候——比如在45℃以下，循環(huán)和直熱具有相似的工況及能效。而當(dāng)水溫升到45℃以上，循環(huán)式的熱泵壓縮機(jī)的工作溫度和壓力都在不斷提高。壓縮機(jī)的工作條件隨著水溫的不斷提高開始變得惡劣起來(lái)。

　　A、保護(hù)壓縮機(jī)

　　根據(jù)傳熱工質(zhì)(例如R22)的特點(diǎn)，飽和溫度與飽和壓力式呈單值函數(shù)關(guān)系。當(dāng)溫升到一定程度冷媒得不到充分交換時(shí)，飽和壓力必然增加，甚至超出壓縮機(jī)的工作曲線范圍，勢(shì)必造成壓縮機(jī)的過負(fù)荷運(yùn)行。但凡從事過技術(shù)的人都知道，壓縮機(jī)長(zhǎng)期高溫高壓運(yùn)行，勢(shì)必影響它的工作和壽命，然而很可惜，循環(huán)式的熱泵熱水機(jī)，應(yīng)對(duì)這樣惡劣的工況缺是家常便飯。

　　在實(shí)際的工程案例中，除了一些恒溫池?zé)崴愋枨鬁囟炔桓哂?5℃的工程外，大部分的工程40%運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間是在高溫水區(qū)(48-60℃),這樣系統(tǒng)長(zhǎng)期處于高冷凝溫度工況下，壓縮機(jī)排氣溫度過高使得壓縮機(jī)面臨更多的耗功，潤(rùn)滑發(fā)熱油更容易碳化，機(jī)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(xiàn)出來(lái)了。因?yàn)橹睙崾綗岜脽崴畽C(jī)的壓縮機(jī)在基本恒定的壓力和溫度下工作，壓縮機(jī)的工況也穩(wěn)定，在短短的5~10分鐘之內(nèi)，通過一個(gè)恒定的冷媒進(jìn)出溫度，壓縮機(jī)即達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行負(fù)荷，然后可以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。再者低溫自來(lái)水直接吸收高溫冷媒的熱量，冷媒能夠得到充分冷卻，系統(tǒng)高壓壓力降低，壓縮機(jī)克服系統(tǒng)壓力所消耗的電能比較少，從而延長(zhǎng)了壓縮機(jī)的壽命，也減少了高壓保護(hù)的頻率和壓縮機(jī)爆缸事故的隱患。

　　B、提高化霜效率

　　在冬季，結(jié)霜是威脅熱泵熱水機(jī)工作的主要?dú)⑹?，化霜是熱泵的常備手段?/p>

　　化霜的方式，不外電輔和反向化霜兩種，目前這兩種方式都不是最好的，但限于目前的技術(shù)水平，又沒有什么辦法可以完美的解決這一問題。要么是顧到了化霜的效果，就忽略了節(jié)能的效果;要么是可以實(shí)現(xiàn)完全的化霜，但又以犧牲整個(gè)機(jī)組性能為代價(jià)。

　　選擇化霜的方式，是解決化霜問題的一個(gè)努力方向，另一個(gè)方向是提高化霜的效率。

　　在這方面，直熱式又體現(xiàn)出了它的優(yōu)勢(shì)，為什么?因?yàn)橹睙崾綗岜玫睦淠郎囟鹊?，?dāng)?shù)蜏氐睦涿酵ㄟ^膨脹閥回到蒸發(fā)器后，蒸發(fā)的效率趕不上高溫的冷媒，為了解決這一問題，直熱式熱泵需要擴(kuò)大蒸發(fā)面積。通常的辦法，是采用額外的蒸發(fā)器機(jī)組，從空氣中吸收熱量化霜?；蛘吒纱嗖捎秒p蒸發(fā)器，一個(gè)做主一個(gè)為副，這樣可以避免反向除霜面臨的諸多技術(shù)困境，比采用電熱絲化霜更加節(jié)能。

　　C、擺脫“谷輪”依賴癥?

　　由此可見，直熱式最大的好處，還在于可以讓壓縮機(jī)在一個(gè)穩(wěn)定的工況下運(yùn)行，最大限度地保護(hù)壓縮機(jī)。但更重要的是，它也降低了壓縮機(jī)的工作要求和性能參數(shù)，因此有企業(yè)開始嘗試用普通空調(diào)的壓縮機(jī)，或者是性能差異不大的壓縮機(jī)來(lái)做熱泵的主機(jī)，而不是采用目前市面上大多數(shù)企業(yè)采用的“谷輪”耐高溫高壓的壓縮機(jī)，并且取得了初步成功。

　　一臺(tái)谷輪渦旋壓縮機(jī)的價(jià)格，是同等功率壓縮機(jī)的幾倍，如果能夠解決用普通空調(diào)壓縮機(jī)或近似機(jī)型代替熱泵壓縮機(jī)的話，熱泵熱水機(jī)的成本將大幅度下降，為熱泵在民間普及創(chuàng)造了條件。

　　使用谷輪壓縮機(jī)，這是整個(gè)熱泵熱水機(jī)行業(yè)的慣例。谷輪壓縮機(jī)耐高溫高壓的性能，使它在面對(duì)循環(huán)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間惡劣工況時(shí)能夠保證機(jī)組的正常運(yùn)行。但如果要問為什么都要用谷輪壓縮機(jī)，得到的回答很可能是：“因?yàn)榇蠹叶荚谟谩薄?shí)際情況究竟如何?套用某熱水器品牌廠家工程師的一句話來(lái)說“在這個(gè)行業(yè)，真正在深入研究技術(shù)的企業(yè)，會(huì)有多少?”