空氣能熱泵主機(jī)和空調(diào)主機(jī)外觀類似,功能也類似,但是二者還是有一些差別,比如換熱器。
空氣能熱泵換熱器和空調(diào)換熱器基本差異
空調(diào)制冷時,是通過冷媒在蒸發(fā)器中的相態(tài)變化吸收室內(nèi)的熱量,再通過室外冷凝器的放熱來實現(xiàn)制冷的,它的換熱設(shè)備主要是翅片式換熱器。
而空氣源熱泵一般是通過蒸發(fā)器里制冷劑的相態(tài)變化(吸熱)從空氣中吸收熱量,再通過室內(nèi)的冷凝器(或套管換熱器)放熱而實現(xiàn)取熱的。其經(jīng)常采用水為載熱體,通過套管換熱器實現(xiàn)換熱的。
空氣能換熱器和空調(diào)換熱器主要差異
1、風(fēng)冷空調(diào)器設(shè)計上都選擇溫差10度為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計溫差(大氣溫度一般很少超過43度),即使加上10度的傳熱溫差,空調(diào)冷凝溫度也超不過53度,同R22的臨界溫度還相差很遠(yuǎn),此時蒸發(fā)器管內(nèi)為凝結(jié)換熱狀態(tài),因此換熱系數(shù)較高。但是作為空氣能蒸發(fā)器,尤其是在冬季低溫狀態(tài)時,10度的換熱溫差就太大了,這樣會使管內(nèi)的蒸發(fā)溫度更低,蒸發(fā)器翅片結(jié)霜會發(fā)生得更快,更早,反而降低了機(jī)組的工作能力。
2、空氣能蒸發(fā)器是“非滿液“式蒸發(fā)器,制冷劑經(jīng)過節(jié)流裝置進(jìn)入蒸發(fā)器處于氣液狀態(tài)時,有一部分換熱面積同“氣態(tài)”制冷劑接觸換熱,換熱系數(shù)因此很低,蒸發(fā)器換熱面積如果過大,就會使蒸發(fā)器的換熱能力降低。
制冷劑在蒸發(fā)器理想工況中,經(jīng)歷了過冷液一飽和液一氣液一過熱蒸汽的升華過程。靜態(tài)的氣體由于沸騰部分的換熱系數(shù)比較高,所以,限制蒸發(fā)器換熱能力更多的是管外流動的空氣,由于空氣側(cè)的換熱系數(shù)僅為20-50W(㎡/℃),一般用管外翅片的面積作為計算蒸發(fā)器總換熱面積的依據(jù),來核對蒸發(fā)器的選用是否合理。
如果要想空氣能在更低的環(huán)溫下工作,就要把換熱溫差值選得更小一些,5度的溫差*理想(40-50W/㎡/℃),比如:已知:蒸發(fā)器換熱量:W,K值:50W(㎡/℃),t值:5度,代入下式中:
F--換熱面積
Q--換熱量
K--換熱系數(shù)
?t--換熱溫差
解:F=/(50×5)=40㎡
答:W蒸發(fā)器外表換熱面積應(yīng)該不小于40㎡。
因為鋁翅片的兩側(cè)都與空氣發(fā)生親密接觸,在實踐工程應(yīng)用中,一般經(jīng)驗估算蒸發(fā)器的外表面積是以鋁翅片的總面積乘以2倍來確定的,對銅管和翅片穿孔傳熱部分可以忽略不計。
蒸發(fā)器鋁片片距的間隔過窄是不利于空氣能低溫工作的,但限于成本考慮,目前還沒有跡象表明有廠家愿意將片距擴(kuò)大,其主要原因是因為片距的增加,蒸發(fā)器的外形也會相因增加,從電機(jī)、鈑金、銅管、制冷劑等方面空氣能制造成本也會增加不少。
析濕、結(jié)霜、結(jié)垢是空氣能熱泵和空調(diào)共同的技術(shù)難點
不管是空氣能熱泵空氣側(cè)換熱器還是空調(diào)換熱器,他們都可能要面對3大問題,那就是析濕、結(jié)霜、結(jié)垢。如果環(huán)境濕度較大,或者氣溫降低、或者使用時間長了后換熱器上覆蓋了厚厚的塵垢,這些都會造成壓降增加、換熱下降,還容易堵塞翅片條縫,使之失效。
空氣能空氣側(cè)換熱器和空調(diào)換熱器優(yōu)化方向
空調(diào)換熱器技術(shù)研究較多,相對更為成熟,目前主流的優(yōu)化方向為小管徑、流路設(shè)計優(yōu)化等。
空氣能熱泵空氣側(cè)換熱器和空調(diào)換熱器在這方面有相似的,但也有差異。比如結(jié)霜方面,空氣能換熱器如果相同翅片間距,隨著結(jié)霜時間增加,空氣側(cè)換熱量逐漸減少,不同翅片間距,空氣側(cè)換熱量隨著翅片間距的增大而減小。因此目前結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是小管徑、大間距方向的研究。
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