由于地下礦物質(zhì)能源的日益匱乏,催生了新能源節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品不斷推出,近幾年空氣源熱泵熱水器受到廣大用戶的青睞,與之相關(guān)的節(jié)能產(chǎn)品相繼進(jìn)入市場,空氣源熱泵制熱、制冷及生活熱水三聯(lián)供產(chǎn)品也受到推銷人員的吹捧。
1 工作原理
近幾年各大熱泵生產(chǎn)廠家及知名空調(diào)廠家紛紛推出三聯(lián)供機型,即同時可實現(xiàn)制冷、制熱及加熱生活熱水功能。其工作原理如圖1所示。
(1)冬季制熱模式(生活熱水低于設(shè)定溫度5℃,生活熱水需要加熱):壓縮機排氣口→1號電磁閥關(guān)閉不通→生活熱水換熱器→3號電磁閥打開→膨脹閥→表冷器(蒸發(fā)器)→四通閥→回壓縮機吸氣。
(2)冬季制熱模式(生活熱水達(dá)到設(shè)定溫度):壓縮機排氣口→1號電磁閥打開(生活熱水冷凝壓力高于供暖冷凝器壓力)→四通閥→供暖換熱器→膨脹閥→表冷器(蒸發(fā)器)→四通閥→回壓縮機吸氣。
(3)夏季制冷模式(生活熱水低于設(shè)定溫度5℃,生活熱水需要加熱):壓縮機排氣口→1號電磁閥關(guān)閉不通→生活熱水換熱器→2號電磁閥打開→膨脹閥→制冷換熱器→四通閥→回壓縮機吸氣。
(4)夏季制冷模式(生活熱水達(dá)到設(shè)定溫度):壓縮機排氣口→1號電磁閥打開(生活熱水冷凝壓力高于室外冷凝器壓力)→四通閥→表冷器(冷凝器)→膨脹閥→制冷換熱器→四通閥→回壓縮機吸氣。

圖1
2 優(yōu)點
普通風(fēng)冷熱泵機組在制冷的同時,必須向環(huán)境中釋放大量的冷凝熱,這部分熱量加劇了城市熱島效應(yīng)。以一臺制熱量為12kW的機組為例,每小時向空氣中釋放約10318千卡熱量,這些熱量在1小時內(nèi)可使1200㎏水溫升10℃。很多這樣的企事業(yè)單位,生活熱水是一年四季都是需要的,如果采用三聯(lián)供余熱回收技術(shù),每年會節(jié)約大量的生活熱水加熱費用。
目前熱泵生產(chǎn)廠家及知名空調(diào)廠家已成功開發(fā)出風(fēng)冷三聯(lián)供產(chǎn)品,該產(chǎn)品在制冷、制熱的同時加熱生活熱水,也可各功能獨立運行,三聯(lián)供機組實現(xiàn)了制冷狀態(tài)下的全熱回收,降低了初投資成本。
3 弊端
(1)通常采用三聯(lián)供技術(shù)的單位主要是利用其室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)功能,生活洗浴熱水功能為輔。熱泵機組一般按房間負(fù)荷選配,相比生活熱水負(fù)荷較小,機組夏季大部分時間工作在制冷模式。用在加熱生活熱水模式時間很短,包括家用三聯(lián)供熱水機。
由于各地區(qū)水質(zhì)不同,洗浴熱水換熱器每天都流入新水,對換熱器的耐腐蝕能力要求很高,好多三聯(lián)供機組因洗浴熱水換熱器腐蝕穿透,造成水進(jìn)入氟路系統(tǒng),導(dǎo)致整套空調(diào)機組報廢。如想盡量杜絕蝕穿問題,洗浴熱水做二次換熱系統(tǒng),冷凝溫度勢必再提高約5℃,加劇COP值降低,得不償失。
(2)生活熱水溫度一般設(shè)置在45℃左右,甚至更高,此溫度可視為生活熱水模式中熱泵機組的冷凝溫度。
制冷模式,以北京為例,夏季空氣調(diào)節(jié)設(shè)計冷凝溫度約為35℃,在這種環(huán)境溫度工況中運行,傳統(tǒng)空調(diào)機組運行正常。換做三聯(lián)供機組在制冷模式運行沒問題,如此時洗浴熱水需要加熱,同時室內(nèi)需要降溫,其冷凝溫度必須升至45℃,冷凝溫度從35℃升至45℃,冷凝壓力提高至約2.7MPa,遠(yuǎn)高于空氣冷卻溫度壓力1.7 MPa,增大了壓縮比,耗電量加大。
在空調(diào)制冷模式下,免費得到洗浴熱水,實際是一部分(35℃冷凝溫度以上)靠提高冷凝溫度,加大壓縮機能耗換來的。
4 結(jié)論
熱泵三聯(lián)供系統(tǒng),概念新穎,所謂空調(diào)模式運行時可以免費加熱洗浴熱水,購買一套三聯(lián)供設(shè)備,可以實現(xiàn)室內(nèi)制冷、供暖及洗浴熱水?梢越档筒糠殖跬顿Y,但運行費用與空調(diào)加空氣源熱泵熱水機的運行費用是相同的。(如圖2所示)

圖2
三聯(lián)供系統(tǒng)一般運行是先保證洗浴熱水溫度,夏季制冷時,如洗浴熱水溫度與室內(nèi)溫度都沒有達(dá)到停機溫度,生活熱水換熱器作為空調(diào)的冷凝器時,洗浴水溫在35℃以下運行時(因夏季室外溫度(冷凝溫度)高于水箱溫度),制冷工況是節(jié)能的?上丛崴话阋45℃甚至更高才停止運行,在35℃~45℃以上的溫度工況運行時,制冷工況是不節(jié)能的。
考慮其潛在的危險性(由于生活熱水蝕穿換熱器導(dǎo)致整套系統(tǒng)癱瘓),不如在機組內(nèi)部把空氣源熱泵空調(diào)部分與生活熱水完全分離,風(fēng)機可以考慮整體使用,這樣系統(tǒng)內(nèi)部互不干擾,工作穩(wěn)定。(如圖3所示)
