如何以空气能热泵热水器为热源实现采暖

2011年12月11 07:23:00 来源:制冷快报

制冷快报 -如何利用空气能热泵热水器作为热源实现采暖?首先要把热泵热水器设计成具有较大蒸发器的装置,以使其具备更强的冬季工作能力,同时还要合理地设计地暖管部分,使其换热效率既高,又不至于降低舒适感,造成局部的温度过高过低,散热端具有较好的散热能力,是热泵热水器良好运行的保障。

之所以强调室内管网的布置,是因为唯有热水向室内散热良好,才能使热泵热水器的制热温度降低,比如,在出水45摄氏度,回水40摄氏度的系统中,热泵热水器可能会工作的较为稳定和轻松,热效率也高,但是在出水60摄氏度,回水55摄氏度的系统中,热泵热水器将会不可避免地降低效率,缩短工作寿命。卡诺定律告诉我们,不可能存在一种方式,即能够提高热泵热水器的制热温度,又能够提高它的工作效率,所有增大蒸发器和冷凝器温度差的方法,都必然导致效率的降低,所以,热泵设计师们的首要问题是努力降低两器间的实际温差。

如果仅仅只是降低了一些效率,热泵热水器还不至于过于担扰:它有足够多的理论效率可供少量的“浪费”,并不会对它的节能特性产生致命的影响,更重要的问题材是工作温差增大,冷凝温度提高带来的压缩机压缩比增大、润滑恶化、换热状态恶化等不利影响,这些影响将导致整个装置出现故障的机会增大,更不可靠。

冬季室内温度,即使严格的按国家标准,也不过18摄氏度以上而已,为什么要把水温加热到60摄氐度甚至更高呢?原因是室内端换热能力差,热交换系数低,根据换热公式:Q=h*A*ΔT其中Q为换热量,单位是W,ΔT是传热温差,单位是度,A是换热面积,单位是平方米(㎡),h是换热系数,单位是W/㎡*℃。由于换热系数和换热面积较低,必然形成较大的换热温差。在换热系数h、换热面积A和传热温差ΔT三个因素中,换执系数是比较难以提高的,而换热面积,由于地暖管的布置受制于建筑物本身,提高也有些许难度,而传热温差ΔT,更是我们千方百计希望削减的,那么,我们要达到更大换热量,唯有在增大换热面积和改善换热系数方面下功夫。

采用毛细管网布置在建筑物的地板内,增大换载热介质和地面墙面的热交换面积,是提高换热系数和面积的一个有效方法,在采用毛细管网进行散热的地暖系统中,采暖热水的供水温度为45℃,回水温度40℃,测量基准点温度20℃,在平均传热差ΔT=22.5℃时,其单位面积的散热量达到Qdr=240.88W/㎡——远超过我国中部地区采暖功率一般在80W/㎡以下的要求,这样的换热效果对热泵热水器来讲是一个福音,它使我们可以进一步降低采暖热水的供水温度,例如,将空气能热泵热水器的制热供水温度降低到35℃,回水降低到30℃,这样将会使热泵热水器的实际制热效率极大幅度的提高,同时,也会使机组更加安全可靠,工作更加安静。

从室内散热的几种方式来讲,散热片散热需要较大换热温差,是空气能热泵热水器最不利的方式,当然,如果成十倍地增加散热片数量,也是可以大幅度降低供水温度的有效方法,但据制冷快报记者了解,一般家庭由于装饰和位置方面的原因难以接受,而采用风机盘管的方式,散热的效率很高,但是舒适性却很低,现在很多人也不大愿意接受,地暖由于能够在室内形成较好的温度场,做到脚部暖头部凉爽,舒适感较好,是目前最受欢迎的一种散热方式。

空调制冷大市场专家认为,毛细管网是地暖管中换热效率最高的一种,它的合理运用将会给空气能热泵热水器带来极大的利益和保障,它能够使热泵热水器在优越的条件下工作,运行更为平稳可靠,效果成倍提高,寿命成倍延长,使热泵在采暖领域真正建立绝对的主流地位。


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