空氣能壓縮機與空調壓縮機的差異淺析
2020-09-01
隨著家用空氣能熱水器市場的快速增長，以前采用“空調外機結構設計”的模式會逐漸被打破。繼2009年熱泵專用壓縮機并推廣以來，國內多家壓縮機廠家紛紛投入熱泵專用壓縮機開發，以期為熱泵熱水器的健康發展提供核心保障。熱泵熱水器的運行模式與空調存在很大差異，決定了熱泵專用壓縮機與空調壓縮機在設計理念上存在差異。隨著家用熱泵熱水器市場的快速增長，以前采用“空調外機結構設計”的模式會逐漸被打破。
無故障長期穩定運行
熱泵熱水器與空調相比，運行時間方面存在很大差異，熱泵熱水器系統運行時間要遠高于空調。熱泵熱水器的運行時間取決于以下因素：
空調在夏季使用頻率高，但熱水器卻是日用品，并且冬季運行時間特別長。冬季加熱一箱水的時間是夏季的數倍，因此需要確認熱泵熱水器在冬季的運行模式。根據統計計算，熱泵熱水器有2/3的壽命是在冬季消耗的。
因為熱泵的出水溫度在55度以上，隨著使用的進行，水箱溫度會下降，當下降到45度左右時，壓縮機就需要啟動運行，因此壓縮機基本都是運行在冷凝溫度較高的區域。冷凝溫度是影響壓縮機壽命的主要因素，在運行相同時間的條件下，熱泵熱水器中壓縮機所受的綜合負荷要遠高于空調中的壓縮機。
消費者購買熱泵熱水器的主要動力是節能、方便，消費者會因此而多用水，這也增加了熱泵的工作時間。
如果熱泵熱水器用于采暖+生活熱水場合，可能會在整個采暖季節長期運行。
綜合以上各類因素，可知熱泵熱水器主機會向小型化發展，實際運行時間會大幅度增加。要保證在熱泵熱水器生命周期里不發生故障，壓縮機需要能夠承受20000小時的實際運行，因此，使用熱泵專用壓縮機是非常必要的。
空調與熱泵熱水器運行模式的差異對比
系統設計時的注意事項
在實際的系統設計時，也要遵循熱泵運行的規則，這樣才能真正發揮熱泵專用壓縮機的功能。具體要注意到以下幾方面：
節流裝置要保證寬范圍
無論是分體式還是放于室外的整體式熱泵熱水器，其蒸發溫度都非常寬。為了在寬范圍內進行有效節流，建議不要采用單根毛細管，而是采用膨脹閥或者多組毛細管，以應對環境溫度的變化，保證在所有運行條件下都有吸氣過熱度。同時也要避免液體直接進入壓縮機，特別是冬季。
觀察液擊、浸入現象，評估風險
針對靜態加熱儲熱式熱泵熱水器，“冷媒遷移”是回避不了的問題：即壓縮機停止工作后，處于冷凝器處于高水溫環境中，壓縮機/蒸發器逐漸冷卻，溫差導致冷媒逐漸遷移至蒸發器和壓縮機。
冷媒發生“聚集”，壓縮機再次啟動時，聚集在蒸發器中的冷媒很可能直接進入壓縮機。也就是說熱泵熱水器發生液擊的程度比空調要嚴重得多。這個現象已經經過多次試驗得到驗證。這也是熱泵專用壓縮機采用超大容量弧形儲液器設計的原因之一(緩解液擊、提升吸氣過熱度)。因此，在開發熱泵熱水器時，需要觀察液擊、浸入現象，評估風險。比如阿里斯頓、格力等企業在開發熱泵熱水器是都進行了詳細的觀察，確認系統設計的可靠性，做得很專業。
注意壓縮機底部過熱度的問題
這一點是在系統設計時容易被忽略的地方，但卻是極端重要的。所謂壓縮機底部過熱度，其定義為：壓縮機底部溫度—冷凝溫度。如果該值為零或者小于零，此時壓縮機本體就成了一個“冷凝器”，冷媒會慢慢在壓縮機殼體內冷凝成液體而沉積在壓縮機底部，被當做“潤滑油”泵到壓縮機泵體各滑動面上。液態冷媒是沒有潤滑功能的，其結果是壓縮機泵體摩擦對偶全面磨耗，發生“咬缸堵轉”只是個時間的問題。
壓縮機冬季運行時，如果發生“吸氣帶液”，進入壓縮機內部的液態冷媒會迅速降低壓縮機本體溫度，加上低的環境溫度，導致壓縮機底部溫度會降得比較低。而熱泵熱水器由于需要制取較高溫度的熱水，冷凝溫度比較高，就這很容易發生壓縮機底部溫度低于冷凝溫度的現象。系統實驗表明，當發生有吸氣帶液時，在制取55度熱水時，環境溫度在5度左右就會發生底部過熱度小于零的現象，環境溫度越低越嚴重。
普通空調壓縮機在有吸氣過熱度時容易“電機過熱”，特別是在高壓縮比運行時。這恰是熱泵專用壓縮機需要解決的，在高壓縮比下，熱泵專用壓縮機仍可可靠運行。
冷凝側換熱留出安全余量
不管是什么類型熱泵熱水器，長期運行后，其水側(冷凝側)的換熱效果都會下降(結垢、松動、老化等)，換熱溫差會增加。因此在設計當初就考慮到將來其冷凝側換熱溫差可能會發生怎樣的變化，留出一定的安全余量，以保證壓縮機長期運行在安全范圍之內。
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