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空气能热泵能与暖气片一起配合使用吗?

来源: 时间:2017-07-24 15:42:39

很多热泵厂家,都说他的空气源热泵能“在-25℃的严寒气候下保持工作”并推荐采用地板铺管形式进行采暖。这里隐含有两个信息:

一是地板铺管形式采暖是目前热泵采暖最合适的末端,使用上也来得直接、舒服、节能;

二是热泵在-25℃的严寒气候,能保持工作已经很不错了。


地板采暖是目前空气源热泵最好的末端形式


不管是热泵还是壁挂炉、电加热、锅炉,其实都是提供热源的一种形式而已;必须配合末端才能把热量送到用户端(如房间内),市面上普遍有以下几种末端形式:散热片、风机盘管、地暖管或天棚管。



图 | ①散热片;②吊顶风机盘管;③落地明装风机盘管


散热片和风机盘管存在于市场的时候,采暖热泵还没面市,也就是说它们是鸡,采暖热泵最多是个蛋。而它们是为高温的介质设计的,所以采暖热泵如果出水温度不高,就别来(散热片的标准工况为95℃供水、风机盘管的标准工况是60℃供水来标定换热量的)



图 | 毛细管天棚供冷供暖示意图


地暖管或天棚管是近些年新推出的末端形式,提高了舒适性同时,不需要太高温度的热源,所以结合热泵很合适。

为什么能用低温的热源?因为铺地暖管后,整个地面就是一个大的换热器了,换热量的计算公式:Q = A*K*(Tr-△t),式中Q为总换热量、A为换热面积、K为导热系数、Tr为较热介质的平均温度、△t为次热介质的平均温度。可以看出,同样的换热量,换热面积增大后,换热温差可以减少,所以不管用什么热源,当房屋保温条件一样的情况下,采用地暖管方式作为末端进行采暖,都是相对节能的。

据测,当室外气温达到-15℃,地暖管给水温度32℃,已经能保证室内很好的采暖舒适性。而对热泵来说,47℃温差的工作状态,还是能有比较好的发挥的,即用热泵配合地板采暖,是可行的,不过要用喷焓技术或变频技术来保证。

现在问题来了:

1.气温更低的地方如室外气温达到-25℃怎么办?2.气温不是很低的区域,能否用暖气片而不用地暖管?毕竟很多消费者不想撬地板的。

对于问题1的分析:假设地暖管给水温度还是32℃,需要热泵在57℃温差工作正常。

对于问题2的分析:假设暖气片供水温度55℃,偏南方的区域最低室外气温按-5℃设计,需要热泵在60℃温差工作正常。

也就是说,上述两个问题指向一个共同点:只要热泵厂家能设计出60±3℃大温差范围内,可以正常工作的热泵,就能满足上面两个需求,而这两个需求极大!

当仅用变频或喷焓一种措施,就能保证热泵在47℃温差范围内,有比较好的发挥的话,那么变频加喷焓,再加分级压缩,三种措施都用上了,必能保证60±3℃大温差范围热泵可以正常工作!如果仅用一种技术手段,估计用户体验比较差。

变频技术——提高运行频率弥补低温能力衰减,接近目标水温时降频提高能效,遇到故障点可降频保护。

喷焓技术——增加低温回气量来提高低温能力,排气温度过高时可喷液降温保护。

分级压缩——确保热泵在大温差下运行正常,同样压比下,减轻压缩机负荷,让压缩机更轻松工作,保证系统可靠性。

上述措施,是保证热泵在大温差范围内正常工作的主要技术手段,其它手段如防底盘结冰、管路防冻、电子膨胀阀控制、电控智能化等,都必须是采暖热泵的常规技术配置。

有人会说了,现在不是说热泵能做烘干、出蒸汽了吗?烘干热泵都号称能保证80℃出风温度了,直接接上暖气片不就可以了?(此处里省略几百字,还是让专门做烘干热泵的行家自己说吧)

能保证60±3℃大温差范围可以正常工作的热泵主机,直接改装现有用散热片采暖的家庭就可以了吗?答案是否定的。我们看看散热片厂家的技术手册,正规的厂家都会有类似下表的参数(其中省略了65~90℃的参数)




图| 钢制板式散热器散热量转换系数表


从表格可查到,假如原来散热片是配壁挂炉、按95℃供水/75℃回水房间温度按20℃选型设计的,其转化系数是1.01,热源用热泵替代后,如按55℃供水/50℃回水,房间温度按20℃设计,对应转化系数是0.43。也就是说,需要增加约60%的散热片。

热泵+ 散热片的采暖形式,从节能方面看,不太推荐用于有-10℃气温以下的区域,而最低气温在-5℃左右的区域,还是可以考虑的,为了应对极端天气,建议在工程上装电辅备用,根据实际情况设定启动的条件(如0℃或-3℃气温才启动电辅)。

这里有组高温散热片采暖实战数据,供大家借鉴:

热泵机组配置:

压缩机:谷轮喷焓ZW108K;冷媒:R134a;换热器:10P双风扇;实际数据:-5℃气温、60℃回水、63℃出水,制热能力12.5KW、COP1.55。

也就是说,零下5度气温条件下就算出水温度能做上去,效率已经比较低了,且经济价值不算高——毕竟10P的热泵系统,零下气温衰减后,只有5P的制热能力了。所以一味的追求高温,未必可取。

如果上述条件,能做到COP=2.0左右,将有很大一片市场可开拓。

结论:采暖热泵如果要配散热片使用,首先是要确保热泵能在当地最低气温下,都能达到55℃出水温度的要求,且同时增加一半以上的散热片,采暖效果才能有保障。


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