空氣源熱泵冬夏兩用機(jī)組的容量選擇困擾著很多人,例如,空氣源熱泵機(jī)組在北方地區(qū)以供暖為主,制冷為輔,當(dāng)冬季供暖的熱負(fù)荷大于夏季制冷的冷負(fù)荷時(shí),空氣源熱泵機(jī)組應(yīng)該怎么選?在南方地區(qū),主要考慮夏季制冷的冷負(fù)荷,當(dāng)夏季制冷的冷負(fù)荷大于冬季供暖的熱負(fù)荷時(shí),空氣源熱泵機(jī)組又該怎么選?
一、冬夏兩用機(jī)組的容量選擇
空氣源熱泵機(jī)組作為夏季空調(diào)冷源,不需再另外設(shè)計(jì)或由用戶自行設(shè)置其他空調(diào)制冷設(shè)備。一臺機(jī)組既要考慮冬季制熱要求,又要考慮夏季制冷要求,特別是冬季制熱時(shí)熱水溫度可達(dá)50℃,供回水溫差為5℃;而夏季制冷時(shí)生產(chǎn)7℃冷水,供回水溫差為7℃,冬夏季輸送冷熱水的循環(huán)水泵怎樣選擇?是否冬夏各選一臺循環(huán)泵?
空氣源熱泵機(jī)組可兼顧制冷與制熱,當(dāng)機(jī)組用于冬夏兩季時(shí),其容量的選擇有兩種方法:先根據(jù)冬季熱負(fù)荷選擇機(jī)組容量,再根據(jù)夏季冷負(fù)荷進(jìn)行校核;或先根據(jù)夏季冷負(fù)荷選擇機(jī)組容量,再根據(jù)冬季熱負(fù)荷進(jìn)行校核。
假如在按冬季熱負(fù)荷選擇機(jī)組容量時(shí),機(jī)組在夏季室外計(jì)算溫度下的制冷量比建筑冷負(fù)荷大,實(shí)際上在工程運(yùn)用中這種現(xiàn)象常有發(fā)生,一般做法是確定空氣源熱泵機(jī)組時(shí)應(yīng)按滿足冬季供暖負(fù)荷和夏季空調(diào)負(fù)荷二者中的較大規(guī)格選型。
其實(shí)機(jī)組在不同的季節(jié)制冷及制熱都會與對應(yīng)的建筑負(fù)荷產(chǎn)生偏差,如果這種偏差過大,就會對機(jī)組運(yùn)行性能與應(yīng)用效果帶來不利影響。
因此,按冬季熱負(fù)荷還是夏季冷負(fù)荷選擇機(jī)組容量,也是空氣源熱泵機(jī)組設(shè)計(jì)選型中不可忽視的問題。
二、根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系選擇不同的空氣源熱泵機(jī)組
通過對以上現(xiàn)執(zhí)行的有關(guān)空氣源熱泵規(guī)范及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系的了解,我國在選用空氣源熱泵時(shí)共有4個(gè)標(biāo)準(zhǔn),這4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別規(guī)定了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系及分類使用條件,即低環(huán)溫空氣源熱泵、普通型空氣源熱泵、熱泵熱水機(jī)。
從以上分類使用條件中得出不同環(huán)境下分別使用低環(huán)境溫度空氣源熱泵、普通型空氣源熱泵的名義工況、低溫工況介質(zhì)在空氣側(cè)及水側(cè)的使用條件。
低環(huán)境溫度空氣源熱泵適應(yīng)在低溫工況-20℃干球溫度下進(jìn)行工作,也就是適用于我國寒冷地區(qū)及部分嚴(yán)寒地區(qū)的冬季供暖機(jī)組,如果要在冬季-20℃干球溫度以下供暖,則需要對低環(huán)境溫度空氣源熱泵再進(jìn)行研判。而普通空氣源熱泵只能在2℃干球溫度/1℃濕球溫度下工作,它只能在夏熱冬冷地區(qū)以上氣侯中使用,才能適應(yīng)氣侯的變化。
在這里要引起注意的是在我國寒冷地區(qū)及部分嚴(yán)寒地區(qū)的冬季供暖機(jī)組不能采用普通型空氣源熱泵機(jī)組。大家都知道,在寒冷地區(qū)及部分嚴(yán)寒地區(qū),夏季炎熱,為進(jìn)行室內(nèi)降溫可設(shè)置壁掛式空調(diào),到了冬天也有些人將夏季壁掛式空調(diào)用來進(jìn)行冬季采暖,當(dāng)室外氣溫在-5℃以上時(shí),可以體驗(yàn)到增溫的感覺,如果室外氣溫低于-5℃,壁掛式空調(diào)是制熱的。
可能有人會問,當(dāng)前農(nóng)村“煤改電”用的暖風(fēng)機(jī)也不是空調(diào),為什么在北方也能吹熱風(fēng)供采暖用?這就得回顧產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系及標(biāo)準(zhǔn)了。北方用的暖風(fēng)機(jī)產(chǎn)品是按照低環(huán)境溫度空氣源熱泵標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的。類似的事情也曾發(fā)生過,將南方使用的熱泵熱水機(jī)用在北方的采暖工程中,其結(jié)果與壁掛式空調(diào)相類似。
三、空氣源熱泵機(jī)組可以供熱水(采暖)也可以供冷水(空調(diào)),選擇時(shí)因地制宜
先在工程中空氣源熱泵機(jī)組選型時(shí)有空氣源熱泵供暖及制冷系統(tǒng)形式,目前北方在農(nóng)村“煤改電”工程中大部分只考慮冬季供暖時(shí)使用,而其他三個(gè)季節(jié)都閑置,從資源利用來看這是不經(jīng)濟(jì)的。
另外,從機(jī)組使用壽命來看也是不合算的,以北京為例,每年供暖時(shí)間為120天,年平均工作日為三分之一,空氣源熱泵停機(jī)時(shí)間為三分之二,據(jù)資料介紹,空氣源熱泵停機(jī)時(shí)間過長,其使用壽命比經(jīng)常使用要短,因此,空氣源熱泵機(jī)組在選型時(shí)有多種表現(xiàn)形態(tài),要盡可能發(fā)揮機(jī)組應(yīng)有的作用,滿足及利用產(chǎn)品應(yīng)有的功能,利用現(xiàn)有資源,節(jié)省工程投資是當(dāng)前北方地區(qū)農(nóng)村“煤改電”值得提升的地方。
空氣源熱泵選型時(shí)應(yīng)適應(yīng)涵蓋我國南北方的多個(gè)氣侯區(qū),有的專做冬季供暖用,也有的應(yīng)考慮供暖及制冷系統(tǒng)形式,有條件時(shí)也可考慮冬季供暖、夏季制冷、一年四季供應(yīng)熱水的運(yùn)行方式。由于供暖及制冷系統(tǒng)的服務(wù)對象千差萬別,生活習(xí)慣和要求不同,需要考慮氣候特點(diǎn)、機(jī)組性能和使用者的要求,因地制宜地應(yīng)用。
四、空氣源熱泵機(jī)組規(guī)格確定原則
1、確定原則
(1)應(yīng)按滿足冬季供暖負(fù)荷和夏季制冷負(fù)荷二者中的較大規(guī)格選型。
(2)當(dāng)機(jī)組同時(shí)作為太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源時(shí),應(yīng)按滿足三者要求的大規(guī)格確定。
(3)在滿足上述需求的前提下,設(shè)備容量不宜過分放大。
2、所需設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)
(1)制熱量應(yīng)能夠滿足冬季供暖負(fù)荷——計(jì)算重點(diǎn)供暖工況時(shí)機(jī)組制熱量應(yīng)根據(jù)室外供暖計(jì)算溫度和供水計(jì)算溫度確定,并采用融霜修正系數(shù)進(jìn)行修正。
(2)制冷量應(yīng)能夠滿足用戶夏季空調(diào)冷負(fù)荷——一般采用房間單位面積冷負(fù)荷指標(biāo)校核計(jì)算的方法。
(3)制熱量應(yīng)能夠滿足太陽能生活熱水系統(tǒng)輔助加熱量——與供暖不同時(shí)使用。機(jī)組制熱量可按室外氣溫為0℃,供水溫度為50℃時(shí)的工況確定。
3、空氣源熱泵機(jī)組選型注意事項(xiàng)
(1)實(shí)際上制熱量能效比是隨干濕球溫度變化的。如果選擇空氣源熱泵機(jī)組單臺制熱量時(shí),應(yīng)參照當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料,查與當(dāng)?shù)囟究照{(diào)室外計(jì)算干球溫度相適應(yīng)的制熱量,并計(jì)算能效比;對于室外計(jì)算干球溫度為-10℃的地區(qū),應(yīng)采用低溫空氣源熱泵機(jī)組。
(2)循環(huán)泵應(yīng)滿足系統(tǒng)冬季設(shè)計(jì)供暖工況和夏季制冷工況所需流量和揚(yáng)程的較大值;冬季地面供暖系統(tǒng)和夏季風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)循環(huán)泵系統(tǒng)阻力應(yīng)匹配;選擇開式水箱或閉式承壓水箱時(shí)應(yīng)考慮系統(tǒng)阻力的不同。
(3)空氣源熱泵的一個(gè)缺點(diǎn)就是在低溫及潮濕環(huán)境下,空氣源熱泵機(jī)組蒸發(fā)器表面極易結(jié)霜凍冰,機(jī)組的能效比和運(yùn)行穩(wěn)定性受到很大的影響,大量的工程實(shí)踐證明,冬季在南方潮濕地區(qū)、北方寒冷地區(qū),通過能效比的測試,發(fā)現(xiàn)等質(zhì)化的空氣源熱泵在工程中使用,制熱效果相差懸殊。(主要是融霜原因)應(yīng)具有先進(jìn)可靠的融霜控制,融霜時(shí)間總和不應(yīng)超過運(yùn)行周期時(shí)間的20%。在確定空氣源熱泵機(jī)組冬天的制熱量時(shí),應(yīng)根據(jù)融霜情況采用融霜修正系數(shù)進(jìn)行修正。