空调和地暖理念相融合助推暖通行业发展
二、空气源热泵地板采暖应用的技术分析【1】
如前所述,目前空气源热泵有两种可在寒冷地区供暖,一是空气-空气系统,另一种是空气源热泵地板采暖系统,后者构造较简单舒适并节能。但众多的人对它的技术可行性存在疑虑,集中起来有三点,以下提出并进行分析。
(1)在寒冷地区,或者说大气温度低于-5℃后,供水温度就要降低。其实在压缩机允许的运行工况范围内,当机组的出力与供暖负荷平衡时,供水温度不会下降。
(2)压缩机允许的运行工况见表1
(表1 全封闭涡旋压缩机的使用范围)
类型 | 蒸发温度℃ | 冷凝温度℃ | 压缩比 |
高温型 | -23.3~12.5 | 27~60 | <6 |
中温型 | -23.3~0 | 27~60 | |
低温型 | -40~-12.5 | 27~60 |
项目 | 制冷工质 | ||
R12 | R22 | R717 | |
最高冷凝温度℃ | 50 | 40 | 40 |
相应表压力Mpa | ≤1.14 | ≤1.48 | ≤1.49 |
蒸发温度范围℃ | -30~10 | -40~5 | -30~5 |
相应压力表 | 0.0025~0.33 | 0.0076~0.5 | 0.22~0.43 |
吸气温度℃ | 15 | 15 | T0+(5~8) |
活塞最大压力差Mpa | 1.2 | 1.4 | 1.2 |
最高排气温度℃ | 130 | 150 | 150 |
油压Mpa | 比曲轴箱压力高0.15~0.3 | ||
最高油温℃ | 70 |
(表2活塞式压缩机的使用条件)
地板采暖所需供水温度;我国2007年制定的关于低温辐射地板采暖的标准中列出的在不同水温下,不同地板结构,地板提供热的有效散热量。见表3
管间距(mm) | 200 | 175 | 150 | |
平均供水温度35℃ | 陶瓷砖地面 | 86 | 90 | 94 |
复合木地板 | 66 | 69 | 71 | |
实木地板 | 60 | 62 | 64 |
表中数据说明对于一般的节能建筑,在30-35℃的供水温度,用地板采暖是可以满足室温要求的,其对应的冷凝温度≤40℃,用R22为工质时,最高工作压力为14kg/cm2左右。这在安贞预制沟槽薄型地暖高效末端节能实践中得到验证。
(4)在寒冷地区空气-水热泵的工作条件
以京津地区为例,近年冬季出现的最低气温为-15℃,如上述,当室外气温为-15℃时,以R22为制冷剂的蒸发压力约为1.293kg/cm2左右,冷凝压力与蒸发压力之差<14kg/cm2。而如果以R12的替代工质415B为制冷剂时,其最大工作压差会更小些。
最大工作压差是控制排气温度,保护润滑油的,对于回气冷却电动机的全封闭式压缩机尤其是螺杆式压缩机,上述最大压差还可以放宽。由上表1表2可见,全封闭的压缩机的使用范围适合空气源热泵地板采暖。
上述论证在诸多工程实例中获得了证实。
(5)空气源热泵机组容量的确定:如何确定此类热泵的大小很重要,前面已述及,当室外气温低于标准工况所制定的7℃时,空气源热泵的供热量会下降,所以设计者不能根据标准工况的供热量选用机组,而应该按照用户所在地区的供暖设计工况及热泵在所需供水温度下的供热量来选用机组。
北京某研究所的代表性产品FRS-8在家电所进行了性能测试,数据结果见下图
序号 | 室外温度℃ | 出水温度℃ | 消耗功率W | 制热量W | 性能系数COP |
1 | -2 | 34.3 | 1917 | 3832 | 2.00 |
2 | -7 | 33.5 | 1780 | 3421 | 1.92 |
3 | -10 | 32.1 | 1741 | 3695 | 2.12 |
4 | -15 | 34.0 | 1734 | 2600 | 1.50 |