在北方農村供暖“煤改電”工程加速推進與實施的過程中,作為普通冷暖型機房精密空調的升級形式,低環境溫度空氣源熱泵熱風機具有產品價格低、系統形式簡單、安裝方便、運行可靠、控制靈活等特點,正越來越多地被人們所認識和接受,相關技術發展迅猛,有望成為“煤改電”設備中的主力機型。本文針對目前低環境溫度空氣源熱泵熱風機產品標準未出臺、認識理解模糊的情況,從產品的技術原理與特點進行介紹,為“煤改電”項目的開展提供指導與借鑒。

1、低環境溫度空氣源熱泵熱風機產品定義與歸類劃分

1.1 熱泵屬于制冷設備的范疇

要理清低環境溫度空氣源熱泵熱風機的產品歸類范圍,需從熱泵的概念先說起。我國機械工業部制定的標準《制冷設備術語》(JB/T 7249-1994)中定義熱泵為“將熱量輸給某一空間或物體用的制冷系統,此時蒸發器從室外空氣、水等處吸收熱量,冷凝器則放出熱量,加熱某一空間或物體,如改變制冷劑的流向,熱泵系統也可以用來冷卻某一空間或物體。”因此從定義可以看出,熱泵是一種制冷系統,屬于制冷設備。對于前期有些政府在熱泵設備招標過程中對制冷設備經營范圍不予認可的行為是不合規的。

1.2 低環境溫度空氣源熱泵熱風機屬空調類

目前,低環境溫度空氣源熱泵熱風機的相應標準規范正在起草,根據規范的征求意見稿定義為“由電動機驅動的蒸氣壓縮制冷循環,以空氣為熱(冷)源的熱泵(氟)機組,從室外低溫空氣吸熱并向室內放熱,使室內空氣升溫的制冷系統,并能在不低于-20℃的環境溫度里制取熱風的機組。”

而從熱泵的定義能夠看出,熱泵制熱過程與制冷過程是反向的,這與冷暖型空調的原理完全一致。當熱泵運行的目的是直接調節室內空氣時,該類設備即可稱為“空調”。因此,低環境溫度空氣源熱泵熱風機在空調范疇中。

在2017年低環境溫度空氣源熱泵熱風機命名還未明確時,專家在政府招標的技術論證文件中分別采用的名稱為“超低溫采暖空調器”、“超低溫空調器”。所以低環境溫度空氣源熱泵熱風機屬于空調毋庸置疑。

2、普通冷暖型空調在寒冷地區采暖存在的問題

普通冷暖型空調在夏熱冬冷的長江中下游地區采暖中得到了廣泛應用,但是在寒冷的北方地區使用效果不佳。我國寒冷地區冬季氣候干燥,即便氣溫較低,空調的結霜現象也不會太嚴重。制約空調在寒冷地區采暖應用的因素,主要有以下三個方面:

2.1 熱量需求較大時 ,制熱量不足

隨著室外環境溫度的下降,建筑采暖熱負荷是逐步增加的,而空調的制熱量卻是隨之減少的。例如普通3HP(匹)空調的室外環境-7℃和-20℃下制熱量分別衰減21.7%和47.0%。當空調系統冷凝溫度不變時,室外氣溫降低將使系統蒸發溫度下降,引起循環工質的吸氣比容增大,導致機組吸氣量降低,系統工質循環量減少,機組的實際制熱量會急劇下降。

2.2 低溫環境下運行可靠性差或無法正常運行

隨著環境溫度的降低,循環工質的吸氣壓力降低,導致壓縮機壓縮比不斷增大,排氣溫度迅速升高。當室外溫度降到一定值時,壓縮機排氣溫度會超過允許的工作范圍,壓縮機自動停機保護,機組停止正常工作。同時,隨著壓縮機排氣溫度升高,潤滑劑受熱后粘度急劇下降,潤滑性能變差,出現壓縮機頻繁啟停的狀況。

2.3 熱舒適性差

普通空調室內機采用側送風方式,導致送風口及上部區域溫度高,人員活動區溫度較低,垂直方向出現溫度分層。在北方農村地區,農戶家中現有空調大部分是常規的定頻空調,低溫環境下制熱量較低,供熱能力不足。加上一些農村地區電網不穩定,在極低電壓條件下定頻空調無法正常運轉。再加之農村地區房屋空間和層高相比城鎮商品住宅更大、更高,采用常規定頻空調供暖,室內溫升速度相對緩慢,這些都是導致熱舒適性體驗不佳的原因。

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