美国艾默生公司压缩机应用技术讲座第二十四讲超低温数码涡旋热泵与传统热泵技术的比较
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图 8 室内平均温度测试结果
2007年第 4期 制冷技术
53
图 9 室内机送风温度测试结果
国家空调设备质量监督检验中心又对机组进行
了性能测试 ,以进一步验证超低温数码涡旋热泵技术
在低环境温度下的应用 (测试结果如表 4 ) ,可以看
出 , 该 技 术 在 低 至 - 17℃环 境 温 度 下 还 能 提 供
加补气口 ,使空气源热泵空调的冬季制热性能达到提 升 ,可以有效的解决原来各种寒冷地区采暖方式的不 足之处 。通过实验表明 :超低温数码涡旋热泵技术能 够使空调在标准工况时大幅增加制热量 ,即使在 25℃的室外环境下 ,能效比也能达到 2125,远远高于 国际和国内各项标准 。根据 2005年中国建设部对此 款产品的评审意见 ,此款产品的技术达到了国际领先 水平 。
图 7 - 2 二层设备及温度测点布置
图 7 - 1 一层设备及温度测点布置
根据对该公寓的连续监测 ,得到各房间及室外的
逐时温度 。再根据下面的公式计算得到室内平均温
度 - 各房间实测温度按面积的加权平均值 。
n
∑ · t A rm, j
rm , j
tia
= j=1 n
∑A rm, j
j=1
式中 : tia —检测持续时间内建筑物室内平均温度 ( ℃)
trm, j —检测持续时间内第 j个温度计逐时检测
值的算术平均值 ( ℃)
Arm, j —第 j个 温 度 计 所 代 表 的 采 暖 建 筑 面 积 (m2 )
j—室内温度测点的编号
n—建筑物室内温度计的个数
由此得到室内平均温度的测试值 (如图 8) ,可以
看到在 整 个 测 试 持 续 时 间 内 , 房 间 的 平 均 温 度 在
变频热泵进行了性能对比 ,如表 3所示 。与直流变频 变容量热泵系统相比 ,超低温数码涡旋变容量热泵系 统具有更好的制热性能 。更特别的是 ,超低温数码涡 旋热泵空调系统在环境温度低至 - 25℃时仍能运行 , 并且能代替传统的城市集中热水供暖系统或小型锅
炉系统在大部分中国北方地区进行采暖 。
表 3 超低温数码涡旋热泵与直流变频热泵的制热量对比 (15 kW 制热量系统 )
旋压缩机 。其在固定涡旋盘上设置第二个吸气口连 接蒸汽喷射管 。这样涡旋压缩机就具有 2 个吸气口 吃 1个排气口 (强制喷汽涡旋压缩机的结构如图 2 所示 ) 。
图 2 喷汽增焓涡旋压缩机结构
喷汽增焓涡旋压缩机的第二个吸气口将会帮助 增加主循环的流量 。借助于闪蒸罐 ,高压 /高温的液 体通过辅助电子膨胀阀膨胀后变为中压气体喷入第 二个吸气口 (见图 3) ,这近似于低温气体两级压缩概 念 。同时 ,闪蒸罐里的液体焓值将会降到图 4中所示 的下一个循环的值 。
保证 。5口深井的冬灌夏用运行一切正常 ,其中寿命 最长的 8 #深井 ,使用至今已有 16 年 ,但它依然保持 冬季回灌水量 24小时 700吨和夏季抽取水量每小时 58吨的状况 。上述涉及到的回灌过程中出现的诸多 问题 ,在 8#深井中均有真实地反映 ,并通过上述四种 方法又切实将其克服解决 。总之 ,深井的正常运行 , 是本公司探索出一套回灌过程中行之有效的方法 ,并 适时对其进行维修保养的结果 。
冬灌夏用深井因在削减夏季用电高峰期的供冷 用电量方面 ,具有其它人工制冷设备所不可比拟的优 势 ,而被供电容量趋于饱和的企业所优选 。我公司现 有该类深井 5口 ,通常每年的回灌水总量为 45万吨 , 其抽取水量在 22万吨左右 ,其与离心式制冷机组的 配合使用 ,使本公司在每年夏季得到足够的空调冷 量 ,使车间的操作工人能在舒适的环境下工作 ,使纺 纱工艺生产得到正常运行 ,产品的产量与质量也得以
年 。在 2003年 ,销售了 2千万台小型分体空调和 20 万套多 联 机 组 。热 泵 系 统 占 住 宅 空 调 的 70% ～ 80% ,具有节能 、安装简单既能够制冷又能制热的特 点。
在中国 ,如何降低制热和制冷的能耗费用是最大 的挑战 ,此费用包括初投资 、运行费用以及环境保护 费用 。
图 5 超低温数码涡旋热泵制热能力及 COP增加的百分比 (与常规数码涡旋热泵相比 )
超低温数码涡旋热泵空调系统不仅在 - 25℃时 能正常运行 ,而且 COP还能达到 2125而在其它低环 境温度下 ,其 COP达到了更高的水平 。因此 ,与常规 热泵相比 ,其节能性非常显著 ,详见表 1 。
表 1 超低温数码涡旋热泵与常规热泵的 CO P 对比
52
制冷技术 2007年第 4期
图 6 超低温数码涡旋热泵与直流变频热泵满负荷时制热 CO P比较
注 :与国际某知名品牌的热泵机组满负荷 COP比较 (直流变频 8HP R22样本值 )
4 超低温数码涡旋热泵技术的可靠性验证 为了在实际项目中验证超低温数码涡旋热泵在
超低温数码涡旋热泵技术不仅有强有力的理论 基础 ,更有现场测试的有力证明 ,并且已经在部分项 目中得到了成功应用 。在国家日益提倡节能减排的 大趋势下 ,如何在采暖技术的节能措施上获得突破 , 是极其关键的 。而超低温数码涡旋热泵技术独具的 节能和环保的特点 ,使其有非常广泛的应用前景 。
(上接第 41页 ) 水砂层水流不会带来负面影响 。第二种 ,“瓜子片 ” 停留到井孔的封水层 ,即地下蓄水砂层的上层粘土层 之间的位置 ,它可以阻止上冒的水中泥浆的通过 ,起 到有效的阻碍作用 ,迫使泥浆在它们的空隙中滞留 。 长期滞留堵塞了回灌水流上冒流出地面井口的通道 , 久而久之阻止了回灌水流的上冒可能 ,也就阻止了井 口的塌陷 。 3 结束语
中国已经制定了分体式空调器的能效标准 ( GB - 1202113) 。单元式空调和冷水机组的能效标准正 处于报批程序 。这些标准将推动空调制造商生产和 销售更高效的产品 ,热泵技术将会被更广泛地应用 。
目前 ,常规热泵系统在环境温度 0℃以上时供热 良好 ,但当环境温度低于 0℃时就需要额外的加热器 帮助提供足够的热量 ,这样将降低效率 。下面的图 1 给出了制热能力衰减因子随环境温度变化的情况 。 例如 :当环境温度降到 - 5℃时它的制热能力降到额 定制热量的 78%。
技术 ,可以看出超低温数码涡旋热泵技术具有革命
性 ,是一种全新的技术 。超低温数码涡旋热泵技术依 靠强制喷汽增焓达到在低环境温度下良好的制热能 力 ,并且具有很高的可靠性 。同时电子控制系统很简 单 ,解决了变频系统影响其它电子设备的电磁干扰问 题 (见表 2) 。
表 2 超低温数码涡旋热泵与变频热泵的技术对比
最近为避免城区地面沉降 ,上海市区有选择地开 凿了十几口 <300 的回灌井 。目的只是无限量地向 地下蓄水砂层大量回灌水 。而其构造和条件与冬灌 夏用深井基本相同 。在回灌过程中 ,也会发生与本公 司深井回灌时所遇到的同样问题 。若真如此 ,本文对 其将有一定的借鉴作用 ,仅此为上海城区的地面沉降 的克服 ,做一些有益的尝试 。
20℃左右 ,达到了国家规范对于采暖的要求 。 通过对室内机送风温度的测 试 (二 层 3 #房 间
L2R3_0测点 ) ,得到整个检测时期内 ,室内机的送风 口最 高 温 度 达 到 了 43104℃, 其 中 环 境 温 度 为 918℃当天的出风温度最高为 38187℃,达到了预期 的要求 ,也保证了室内的温度 (如图 9) 。
喷射蒸汽有助于增加主循环中的制冷剂流量 ,增 加流经室外换热器的液体制冷剂焓差 ,从而增加制热 量。
图 1 室内机组制热能力随环境温度变化的情况 注 :图表取自中国某先进空调制造商的工程手册
2 超低温数码涡旋热泵技术 超低温数码涡旋热泵工作原理 超低温数码涡旋制热技术采用喷汽增焓数码涡
图 3 喷汽增焓制冷剂循环
50
制冷技术 2007年第 4期
技 术 美国艾默生公司压缩机应用技术讲座
讲 座 第二十四讲 超低温数码涡旋热泵与传统热泵技术的比较
(艾默生环境优化技术 (苏州 )有限公司 ,上海 200010)
1 传统的热泵技术在中国的应用 小型分体式空调在中国已被广泛应用了 10 多
环境温度
7℃ 0℃
直流变频热泵 制热量
100
83. 4
低温喷汽增焓热泵 制热量
100
98. 8
制热量增加 百分比 ( % )
-
15. 5
- 5℃
75. 0
91. 0
17. 6
- 10℃
65. 4
79. 4
17. 6
- 15℃
5910
7019
1618
- 20℃ 超出工作范围
6213
- 25℃ 超出工作范围
2007年第 4期 制冷技术
51
图 4 蒸汽喷射增焓的工作原理
3 超低温数码涡旋热泵技术与其它热泵技术的对 比 311 超低温数码涡旋热泵与常规热泵的技术对比
常规的热泵很难在 - 5℃以下制热 ,超低温数码 涡旋热泵采用强制喷汽增焓技术显著增强主循环的 流量 ,得到额外的 7～34%的热量 。从图 5中的比较 来看 ,超低温数码涡旋热磁系统与常规的数码涡旋热 泵系统相比 ,制热量有显著增加 ,同时 COP 也有增 加 ,更适用于低环境温度 。
5510
(注 :与国际某知名品牌的热泵机组满负荷制热量比较 (直流变频 8HP R22样本值 )
31312 超低温数码涡旋热泵与直流变频热泵的 性能对比 - 满负荷 COP
从图 6中可以看到 ,超低温数码涡旋热泵实测的 满负荷的 COP值高出相同工况下的变频热泵的技术 手册值 。同时可以看到 ,在超出变频热泵的运行范围 内 (低于 - 15℃) ,超低温数码涡旋热泵仍然能够运 行 ,并具有很好的性能 。
环境温度
0℃ - 10℃ - 20℃ - 25℃
常规热泵 CO P 215 2101 1164
超出运行范围
超低温数码涡旋热泵 COP增加
CO P
百分比 ( % )
3135
3410
2193
4518
2155
5515
2125
-
(注 : COP数据摘自中国某空调制造商的测试数据 )
312 超低温数码涡旋热泵与变频热泵的技术对比 通过对比超低温数码涡旋热泵技术和变频热泵
6313%的满负荷制热量 ,完全能达到在北方地区冬季
供暖的需求 。
表 4 制热量测试结果
室外干球温度 ( ℃) 6199 - 11199 - 15191 - 17108
制热量 (W ) 16284 11181 10841 10322
制热量占额定制热量的 % 100 6817 6616 6313
5 结论 利用喷汽增焓原理 ,在涡旋压缩机中间压力腔增
低环境温度下的运行情况 ,我们特意委托国家空调设 备质量监督检验中心为在北京某大厦里的一套复式 结构的公寓做了系统的性能测试 。该住宅面积约为 300m2 ,机组采用超低温数码涡旋热泵技术 ,选用了 2 台室外机和 12台室内机 ,系统的总装机制热量为标 准制热工况下 32kW。设备和室内温度测点见图 7。
技术特性 强化制热能力模式 低温区制热效率
可靠性 电磁干扰 ( EM I)
电子控制
变频系统 提高压缩机转速
降低 被挑战 问题加剧 复杂
超低温数码涡旋 喷汽增焓 较好 有保证 没问题 简单
wk.baidu.com
31311 超低温数码涡旋热泵与直流变频热泵的 性能对比 - 制热量
我们将某空调制造商制热量为 15kW 的超低温 数码涡旋热泵在实际项目测试中得到的数据与直流
2007年第 4期 制冷技术
53
图 9 室内机送风温度测试结果
国家空调设备质量监督检验中心又对机组进行
了性能测试 ,以进一步验证超低温数码涡旋热泵技术
在低环境温度下的应用 (测试结果如表 4 ) ,可以看
出 , 该 技 术 在 低 至 - 17℃环 境 温 度 下 还 能 提 供
加补气口 ,使空气源热泵空调的冬季制热性能达到提 升 ,可以有效的解决原来各种寒冷地区采暖方式的不 足之处 。通过实验表明 :超低温数码涡旋热泵技术能 够使空调在标准工况时大幅增加制热量 ,即使在 25℃的室外环境下 ,能效比也能达到 2125,远远高于 国际和国内各项标准 。根据 2005年中国建设部对此 款产品的评审意见 ,此款产品的技术达到了国际领先 水平 。
图 7 - 2 二层设备及温度测点布置
图 7 - 1 一层设备及温度测点布置
根据对该公寓的连续监测 ,得到各房间及室外的
逐时温度 。再根据下面的公式计算得到室内平均温
度 - 各房间实测温度按面积的加权平均值 。
n
∑ · t A rm, j
rm , j
tia
= j=1 n
∑A rm, j
j=1
式中 : tia —检测持续时间内建筑物室内平均温度 ( ℃)
trm, j —检测持续时间内第 j个温度计逐时检测
值的算术平均值 ( ℃)
Arm, j —第 j个 温 度 计 所 代 表 的 采 暖 建 筑 面 积 (m2 )
j—室内温度测点的编号
n—建筑物室内温度计的个数
由此得到室内平均温度的测试值 (如图 8) ,可以
看到在 整 个 测 试 持 续 时 间 内 , 房 间 的 平 均 温 度 在
变频热泵进行了性能对比 ,如表 3所示 。与直流变频 变容量热泵系统相比 ,超低温数码涡旋变容量热泵系 统具有更好的制热性能 。更特别的是 ,超低温数码涡 旋热泵空调系统在环境温度低至 - 25℃时仍能运行 , 并且能代替传统的城市集中热水供暖系统或小型锅
炉系统在大部分中国北方地区进行采暖 。
表 3 超低温数码涡旋热泵与直流变频热泵的制热量对比 (15 kW 制热量系统 )
旋压缩机 。其在固定涡旋盘上设置第二个吸气口连 接蒸汽喷射管 。这样涡旋压缩机就具有 2 个吸气口 吃 1个排气口 (强制喷汽涡旋压缩机的结构如图 2 所示 ) 。
图 2 喷汽增焓涡旋压缩机结构
喷汽增焓涡旋压缩机的第二个吸气口将会帮助 增加主循环的流量 。借助于闪蒸罐 ,高压 /高温的液 体通过辅助电子膨胀阀膨胀后变为中压气体喷入第 二个吸气口 (见图 3) ,这近似于低温气体两级压缩概 念 。同时 ,闪蒸罐里的液体焓值将会降到图 4中所示 的下一个循环的值 。
保证 。5口深井的冬灌夏用运行一切正常 ,其中寿命 最长的 8 #深井 ,使用至今已有 16 年 ,但它依然保持 冬季回灌水量 24小时 700吨和夏季抽取水量每小时 58吨的状况 。上述涉及到的回灌过程中出现的诸多 问题 ,在 8#深井中均有真实地反映 ,并通过上述四种 方法又切实将其克服解决 。总之 ,深井的正常运行 , 是本公司探索出一套回灌过程中行之有效的方法 ,并 适时对其进行维修保养的结果 。
冬灌夏用深井因在削减夏季用电高峰期的供冷 用电量方面 ,具有其它人工制冷设备所不可比拟的优 势 ,而被供电容量趋于饱和的企业所优选 。我公司现 有该类深井 5口 ,通常每年的回灌水总量为 45万吨 , 其抽取水量在 22万吨左右 ,其与离心式制冷机组的 配合使用 ,使本公司在每年夏季得到足够的空调冷 量 ,使车间的操作工人能在舒适的环境下工作 ,使纺 纱工艺生产得到正常运行 ,产品的产量与质量也得以
年 。在 2003年 ,销售了 2千万台小型分体空调和 20 万套多 联 机 组 。热 泵 系 统 占 住 宅 空 调 的 70% ～ 80% ,具有节能 、安装简单既能够制冷又能制热的特 点。
在中国 ,如何降低制热和制冷的能耗费用是最大 的挑战 ,此费用包括初投资 、运行费用以及环境保护 费用 。
图 5 超低温数码涡旋热泵制热能力及 COP增加的百分比 (与常规数码涡旋热泵相比 )
超低温数码涡旋热泵空调系统不仅在 - 25℃时 能正常运行 ,而且 COP还能达到 2125而在其它低环 境温度下 ,其 COP达到了更高的水平 。因此 ,与常规 热泵相比 ,其节能性非常显著 ,详见表 1 。
表 1 超低温数码涡旋热泵与常规热泵的 CO P 对比
52
制冷技术 2007年第 4期
图 6 超低温数码涡旋热泵与直流变频热泵满负荷时制热 CO P比较
注 :与国际某知名品牌的热泵机组满负荷 COP比较 (直流变频 8HP R22样本值 )
4 超低温数码涡旋热泵技术的可靠性验证 为了在实际项目中验证超低温数码涡旋热泵在
超低温数码涡旋热泵技术不仅有强有力的理论 基础 ,更有现场测试的有力证明 ,并且已经在部分项 目中得到了成功应用 。在国家日益提倡节能减排的 大趋势下 ,如何在采暖技术的节能措施上获得突破 , 是极其关键的 。而超低温数码涡旋热泵技术独具的 节能和环保的特点 ,使其有非常广泛的应用前景 。
(上接第 41页 ) 水砂层水流不会带来负面影响 。第二种 ,“瓜子片 ” 停留到井孔的封水层 ,即地下蓄水砂层的上层粘土层 之间的位置 ,它可以阻止上冒的水中泥浆的通过 ,起 到有效的阻碍作用 ,迫使泥浆在它们的空隙中滞留 。 长期滞留堵塞了回灌水流上冒流出地面井口的通道 , 久而久之阻止了回灌水流的上冒可能 ,也就阻止了井 口的塌陷 。 3 结束语
中国已经制定了分体式空调器的能效标准 ( GB - 1202113) 。单元式空调和冷水机组的能效标准正 处于报批程序 。这些标准将推动空调制造商生产和 销售更高效的产品 ,热泵技术将会被更广泛地应用 。
目前 ,常规热泵系统在环境温度 0℃以上时供热 良好 ,但当环境温度低于 0℃时就需要额外的加热器 帮助提供足够的热量 ,这样将降低效率 。下面的图 1 给出了制热能力衰减因子随环境温度变化的情况 。 例如 :当环境温度降到 - 5℃时它的制热能力降到额 定制热量的 78%。
技术 ,可以看出超低温数码涡旋热泵技术具有革命
性 ,是一种全新的技术 。超低温数码涡旋热泵技术依 靠强制喷汽增焓达到在低环境温度下良好的制热能 力 ,并且具有很高的可靠性 。同时电子控制系统很简 单 ,解决了变频系统影响其它电子设备的电磁干扰问 题 (见表 2) 。
表 2 超低温数码涡旋热泵与变频热泵的技术对比
最近为避免城区地面沉降 ,上海市区有选择地开 凿了十几口 <300 的回灌井 。目的只是无限量地向 地下蓄水砂层大量回灌水 。而其构造和条件与冬灌 夏用深井基本相同 。在回灌过程中 ,也会发生与本公 司深井回灌时所遇到的同样问题 。若真如此 ,本文对 其将有一定的借鉴作用 ,仅此为上海城区的地面沉降 的克服 ,做一些有益的尝试 。
20℃左右 ,达到了国家规范对于采暖的要求 。 通过对室内机送风温度的测 试 (二 层 3 #房 间
L2R3_0测点 ) ,得到整个检测时期内 ,室内机的送风 口最 高 温 度 达 到 了 43104℃, 其 中 环 境 温 度 为 918℃当天的出风温度最高为 38187℃,达到了预期 的要求 ,也保证了室内的温度 (如图 9) 。
喷射蒸汽有助于增加主循环中的制冷剂流量 ,增 加流经室外换热器的液体制冷剂焓差 ,从而增加制热 量。
图 1 室内机组制热能力随环境温度变化的情况 注 :图表取自中国某先进空调制造商的工程手册
2 超低温数码涡旋热泵技术 超低温数码涡旋热泵工作原理 超低温数码涡旋制热技术采用喷汽增焓数码涡
图 3 喷汽增焓制冷剂循环
50
制冷技术 2007年第 4期
技 术 美国艾默生公司压缩机应用技术讲座
讲 座 第二十四讲 超低温数码涡旋热泵与传统热泵技术的比较
(艾默生环境优化技术 (苏州 )有限公司 ,上海 200010)
1 传统的热泵技术在中国的应用 小型分体式空调在中国已被广泛应用了 10 多
环境温度
7℃ 0℃
直流变频热泵 制热量
100
83. 4
低温喷汽增焓热泵 制热量
100
98. 8
制热量增加 百分比 ( % )
-
15. 5
- 5℃
75. 0
91. 0
17. 6
- 10℃
65. 4
79. 4
17. 6
- 15℃
5910
7019
1618
- 20℃ 超出工作范围
6213
- 25℃ 超出工作范围
2007年第 4期 制冷技术
51
图 4 蒸汽喷射增焓的工作原理
3 超低温数码涡旋热泵技术与其它热泵技术的对 比 311 超低温数码涡旋热泵与常规热泵的技术对比
常规的热泵很难在 - 5℃以下制热 ,超低温数码 涡旋热泵采用强制喷汽增焓技术显著增强主循环的 流量 ,得到额外的 7～34%的热量 。从图 5中的比较 来看 ,超低温数码涡旋热磁系统与常规的数码涡旋热 泵系统相比 ,制热量有显著增加 ,同时 COP 也有增 加 ,更适用于低环境温度 。
5510
(注 :与国际某知名品牌的热泵机组满负荷制热量比较 (直流变频 8HP R22样本值 )
31312 超低温数码涡旋热泵与直流变频热泵的 性能对比 - 满负荷 COP
从图 6中可以看到 ,超低温数码涡旋热泵实测的 满负荷的 COP值高出相同工况下的变频热泵的技术 手册值 。同时可以看到 ,在超出变频热泵的运行范围 内 (低于 - 15℃) ,超低温数码涡旋热泵仍然能够运 行 ,并具有很好的性能 。
环境温度
0℃ - 10℃ - 20℃ - 25℃
常规热泵 CO P 215 2101 1164
超出运行范围
超低温数码涡旋热泵 COP增加
CO P
百分比 ( % )
3135
3410
2193
4518
2155
5515
2125
-
(注 : COP数据摘自中国某空调制造商的测试数据 )
312 超低温数码涡旋热泵与变频热泵的技术对比 通过对比超低温数码涡旋热泵技术和变频热泵
6313%的满负荷制热量 ,完全能达到在北方地区冬季
供暖的需求 。
表 4 制热量测试结果
室外干球温度 ( ℃) 6199 - 11199 - 15191 - 17108
制热量 (W ) 16284 11181 10841 10322
制热量占额定制热量的 % 100 6817 6616 6313
5 结论 利用喷汽增焓原理 ,在涡旋压缩机中间压力腔增
低环境温度下的运行情况 ,我们特意委托国家空调设 备质量监督检验中心为在北京某大厦里的一套复式 结构的公寓做了系统的性能测试 。该住宅面积约为 300m2 ,机组采用超低温数码涡旋热泵技术 ,选用了 2 台室外机和 12台室内机 ,系统的总装机制热量为标 准制热工况下 32kW。设备和室内温度测点见图 7。
技术特性 强化制热能力模式 低温区制热效率
可靠性 电磁干扰 ( EM I)
电子控制
变频系统 提高压缩机转速
降低 被挑战 问题加剧 复杂
超低温数码涡旋 喷汽增焓 较好 有保证 没问题 简单
wk.baidu.com
31311 超低温数码涡旋热泵与直流变频热泵的 性能对比 - 制热量
我们将某空调制造商制热量为 15kW 的超低温 数码涡旋热泵在实际项目测试中得到的数据与直流