風冷熱泵VS空氣源熱泵,到底有何不同之處?
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空氣源熱泵和風冷熱泵是不是一回事。這個問題讓很多剛入門的朋友摸不著頭腦,甚至不少業內人士也很難講清楚它們的區別。本期我們一起來看一看風冷熱泵和空氣源熱泵的區別。
01、基本概念的區別
空氣源熱泵和風冷熱泵(風冷冷(熱)水機組)的外表是如此的相像,特別是當我們只看到壓縮機、風扇、蒸發器、冷凝器、膨脹閥的時候,幾乎認為它們就是同樣的東西了,而這兩個詞都是由英文直接翻譯過來的:Air source heat pump --空氣源熱泵;Air cooled water chiller--風冷冷(熱)水機組;

風冷冷(熱)水機組:其本意是風冷冷水機組, “熱”是后來加進去的, 因此對于此機組來說,“熱”是非常次要的功能。
空氣源熱泵:則是非常強調“源”和“熱泵”這兩個詞, 因此“熱”這個功能是空氣源熱泵的核心要點--強調的是從空氣中取得熱量,二者所有的差異都由此而生。
也許有人會說, 風冷冷熱水機組是強調“冷”再到“熱”,空氣源熱泵是強調“熱”再到“冷”,都是要供冷供熱, 不是完全一樣嗎?答案是否定的。
對于一套蒸汽壓縮式機組而言,由于制冷制熱的工況功能完全不一樣,在這套機組設計的時候, 必須有一個標準的工況和功能,在這個標準下,再兼顧到其它工況和功能的應用。設計標準只能有一個, 要么是制冷工況, 要么是制熱工況, 幾乎沒有可能, 說一套機組設計制造下來, 制冷性能是最好的,制熱性能也是最好的(這里說的最好,是這套機組自身和自身比較)。因此, 功能的差異必然導致設計理念的差異!
也就是說:對于一臺空氣源熱泵機組來說,系統所有的參數是以滿足制熱性能為優先,再考慮兼顧制冷性能;而對于一臺風冷冷熱水機組來說,系統所有的參數是以滿足制冷性能為優先,再兼顧制熱性能的。
下圖是典型的風冷冷熱水機組的結構;

這種結構可以采用防凍液來防凍,但這種方法存在: 防凍液填加麻煩、降低熱交換器換熱能力、和管路件中不同金屬產生化學反應等缺點。
而這張圖是典型的空氣源熱泵的結構原理;

空氣源熱泵從理念上綜合了分體式空調和風冷冷熱水機的特點,采用這種分體式結構最主要的目的是為了防凍, 把水系統置于室內, 是一種最可靠、最簡單的防凍方式。
所以,這兩種熱泵都具備采暖和制冷兩種功能,但是二者并不完全相同。近兩年關注度比較高的空氣源熱泵采暖機組,與風冷熱泵冷熱模塊及空氣源熱泵同樣存在差異。在本文中產品執行標準、設計工況、零部件選用三方面分析了三類產品的具體差異。

02、設計執行標準的不一樣

一般送第三方測試時參考的標準,具體實際中廠家設計產品時由于考慮到可能使用散熱器采暖,所以,空氣源熱泵采暖機組、空氣源熱泵兩聯供機組會在出水溫度方面高于國標要求,達到55℃或更高,風冷熱泵冷熱模塊機一般出水溫度不會超過50℃,所以,它不能使用在散熱器采暖的場所。
其實,對于空氣源熱泵兩聯供機組來說現在市場上一般會按使用區域不同分為低溫機和常溫機,低溫機也參照GB/T25127.1或GB/T25127.2常溫機參照表中所列。
03、設計工況的標準不一樣

這三款產品從設計原理來說,都是遵循逆卡諾循環原理,空氣源熱泵采暖機組更強調的是低溫采暖性能,為達到低溫采暖性能,采用的技術有噴氣增焓技術,也可采用壓縮機變轉速技術,也有采用二級壓縮技術,甚至還有采用跨臨界制冷循環的采暖技術。所以,根據各公司的技術實例、成本控制能力和市場把控能力,決定采用哪種技術,以達到提升機組低溫采暖性能和m/p。

而同理相對空氣源熱泵兩聯供機組、風冷熱泵冷熱模塊機組這兩個產品,由于使用區域和功能側重點不同,一般采用一級逆卡諾循環原理或壓縮機變轉速技術,當然,根據各個公司的市場考量,為增加產品的競爭力,也會采用空氣源熱泵采暖機組的技術。但所有的機組都是遵循蒸氣壓縮的逆卡諾循環原理。
隨著市場的不斷成熟,從概念上和技術上這三個產品都會不斷融合,只不過,仍然會按使用地區來分為低溫機和常溫機兩種。
從設計工況來看,空氣源熱泵采暖機組更加強調的是采暖,采暖的特性就是要體現在低溫環境下機組的采暖效果和采暖節能性上的明顯體現,其體現主要是橫向對比,相對于燃氣鍋爐、煤鍋爐、電采暖等的優勢,所以從設計的參照標準來說,就采用了GB/T25127.1或GB/T25127.2的標準,并特別取-12℃的環境溫度去要求和標稱;另外兩個產品,在使用的廣域度上來說,較采暖機要大些,主要體現在兩者都采用了GB/T18430.1-2007或GB/T18430.2-2008標準(當然也可采用GB/T25127.1或GB/T25127.2標準),這兩個產品更多考慮的是制冷的性能,并且兼顧制熱。在滿足制冷的性能下,如制熱不能滿足使用情況下,一般會通過采用輔助電加熱進行補充。
需要說明的是,空氣源熱泵兩聯供機組以執行普通工況標準為主流,如果執行低溫環境工況就可以歸類到空氣源熱泵采暖機組。
從使用末端來看,風冷熱泵冷熱模塊的采暖一般使用的末端是風機盤管,強對流制熱,而空氣源熱泵采暖機組、空氣源熱泵兩聯供機組不僅滿足風機盤管制熱,同樣要滿足全輻射方式的地暖管采暖方式,所以,空氣源熱泵在設計工況上和出水溫度上要求更嚴格,同樣對控溫精度相對也嚴格許多。所以空氣源熱泵兩聯供機組比風冷熱泵更耐高壓、高壓差和高溫。
從電控設計來看,三種產品的電控設計基本相同,一般不做特別要求。
04、應用場景的不一樣
1、低溫熱泵應用于低環境溫度的場景,風冷熱泵應用于常溫的場景。
2、低溫熱泵主要功能就是采暖,并且絕大部分也是這么應用的;風冷熱泵側重于制冷,兼顧制熱。
3、低溫熱泵的末端主要是地暖、暖氣片、還有風機盤管等;風冷熱泵的末端基本上都是風機盤管,沒有地暖、暖氣片。
4、地暖、散熱器的運行特征是小流速大溫差,風機盤管的運行特征是小溫差大流量。所以低溫熱泵與風冷熱泵的設計理念不同,風冷熱泵是以末端為風機盤管為前提,兩器配的太小,水泵配的太大,沒有考慮地暖的運行特征,所以傳統的風冷熱泵帶地暖節能優勢不明顯。

05、部件選用的不一樣

三種產品從現階段來說,空氣源熱泵采暖機組一般除傳統的“四大件”外,還會增加中間經濟器或閃蒸器來做各部分二次壓縮回路,其他兩種產品一般就只有“四大件”。但由于低溫性能的提升有許多新技術增加或幾種技術復合使用,例如還會增加回熱器,特別對采用二級壓縮技術的,回路就與傳統一級壓縮的完全不同,這里也很難一言概全。
對于部件的選用,二者水泵的選用差別就非常大。
水泵的功耗,一部分成為動力, 最終會消耗在水系統中, 而另一部分轉化為電機的發熱, 這部份發熱,如果也耗散在水里,在制冷時是有損害的,但制熱時剛好相反, 多數情況下, 制冷制熱會使用同一個水泵,因為這樣的考慮,兩種產品在選擇水泵時就如下圖, 有不同的考慮:

左邊的離心泵:電機的發熱被頂上的風扇散發到空氣中,不會耗損機器的制冷量,但制熱時這部分熱量也散發到空氣中白白浪費了。
右邊的屏蔽泵:電機的發熱是靠泵里面的水流冷卻的,當機組用于制熱時,這部分熱量回到水中得以利用,而制冷時,這部分熱量卻要消耗機組的制冷量。因為這樣的原因, 我們在設計產品時, 選擇泵是做不到制冷制熱都兩全undefined的, 只能以其中一種功能為主來選擇泵的類型,這也就不難理解,為什么空氣源熱泵里更多的用屏蔽泵,而風冷冷熱水機里面卻要用離心泵了。
那么,選錯泵對機器的能效有多大影響呢?
以一臺20KW制熱量的空氣源熱泵為例,做個大概的估算: 如果用屏幕泵, 機組的能效比為4.0W/W,改用同參數的離心泵, 能效比就只有: 3.93W/W,即大約降低2%。對于風冷冷熱水機組來說選錯泵的影響也類似。
雖然這個數字看起來不大,但要知道: 如果某單一因素會使的能效比降低2%, 這個因素的影響就已經很大了,高能效比的設備正是在一點一滴細節上做到位,才可以達到的!
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