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風冷熱泵 、水冷熱泵、變頻多聯機 及 空氣源熱泵兩聯供對比分析

來源:舒美康   發布時間:2019-07-18   瀏覽次數:0

空調有很多種,家用和商用,風冷機和水冷機等等。今天我們就來對比下風冷熱泵和水冷熱泵、變頻多聯機以及空氣源熱泵兩聯供的差別。

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風冷熱泵 VS 水冷熱泵

風冷機組:用風(空氣)來換熱帶走和吸取熱量,來產生冷水和熱水。

水冷機組:用水來冷卻帶走熱量,來產生冷水。 

 

一、經濟技術比較

風冷機組的初期投資要比水冷式機組的初期投資稍高,單位制冷耗電量也略高于水冷機組。但風冷機組的年度綜合費用與水冷機組基本持平或稍低。冷水機組年運行時間越長,對風冷機組越有利,風冷機組與水冷機組相比較的初投資回收期則較短。水冷機組冷卻水補水量的多少是影響其費用的重要因素。加強維護管理,減少水耗量是降低水冷機組費用的重要方面。

風冷機組適用于所處地域水源緊張的中、小系統;對年運行時數越長的制冷系統采用風冷制冷機組越有利;風冷制冷機組的年度綜合費用低于水冷系統,但水冷系統若管理得體,補水量控制在3%以下,則風冷制冷機組較水冷制冷機組所增加的初期投資很難回收。

 

二、水冷熱泵機組的特點

1、應用范圍廣,造價較低。

2、技術最成熟,也是目前應用最廣的空調系統。

3、冷、熱源一般集中設置,運行及維修管理方便。

4、夏季制冷效率比較高,能效比高。

5、初期投資相對較低,無保溫水管系統大幅度降低了材料費用。

6、噪音源的數量低于風冷機組。 

7、對機房的要求不高,只需滿足一般的通風換氣要求即可。

8、機組使用壽命要大大高于風冷機組。

9、體積相對較小,占地面積少。 

 

三、風冷熱泵機組的特點

1、節約水資源,環保,設備利用率高。

2、安裝在室外,如屋頂、陽臺等處,無需建造專用機房,不占有效建筑面積,節省土建投資。 

3、夏季供冷、冬季供熱,省去了鍋爐房,對工程建設和景觀設計有利。

4、省去了冷卻水系統和冷卻塔、冷卻水泵、管網及其水處理設備,節省了這部分投資和運營費用。

5、冬季供熱節電,熱泵供熱比用電直接供熱要省三分之二左右的電量。

6、熱泵的形式多種,采用低噪聲熱泵,對周圍環境的影響相對較小。

7、安全保護和自動控制同時裝于一個機體內,運行可靠,安裝和使用方便。

8、運行時間越長就越有利,維修保養費用低。

 

四、機組應用的選擇

對于大型建筑中央空調系統的設計,并沒有一個固定的特別模式,需要結合當時當地的客觀條件予以綜合考慮,無論采用何種設備形式都必須要與建筑、結構以及其它相關的機電專業積極配合。作為專業的設計,最主要的是結合工程的實際情況,綜合考慮各種因素,在確保技術可行、安全可靠的前提下,滿足達到最佳的使用和經濟原則,實現投資人的意愿。

水冷機組與風冷機組,各有其自身的特點,要根據不同的使用環境、空間、及所需機組的制冷量大小、和不同的城市及地域等來進行綜合考慮加以選擇。建筑物越大,則優先考慮水冷機組,建筑物越小,則最好選風冷機組。 

風冷機主要用于干燥缺水地區,優點是省去機房面積,安裝方便,相對于水冷機組而比,其受環境溫度影響運行工況不穩定,而水冷機組主要用于水源相對充足的地區,其運行穩定,但是由于有冷卻水防凍問題,冬季則比較麻煩,由于單純使用冷卻塔,冬天北方不能制熱,需選用水源或地源熱泵系統,制冷制熱效果較好,是當前最佳選擇,風冷機在北方使用熱泵采暖有一定困難,需要電輔助加熱水裝置,才能完善。

 

在實際的空調制冷工程設計中,對風冷機組和水冷機組的選擇可以按以下方式進行考慮和決定選擇: 

1、在對水資源的使用有嚴格限制的地區,毫無疑問應主要考慮采用風冷機組進行制冷系統的設計,建筑結構在通風截面和機房地板承載力方面需予以配合考慮,盡可能確保滿足機組的通風換熱條件要求。

2、若是因建筑設計形式的要求或建筑所在客觀環境的限制,建筑無室外冷卻塔的設置地方或不允許設置室外冷卻塔,則中央空調系統的設計,需要與建筑和結構協調考慮采用風冷機組制冷系統,建筑和結構對空調主機房部分的設計,需側重考慮承重和滿足通風換熱的要求。 

3、在沒有前述的約束條件下,空調制冷系統的主機盡量考慮采用水冷式機組,這種設計形式和技術配合在目前的工程界已非常普遍和成熟。 

4、系統組合設計考慮。在一些特定的情況下,采用小容量風冷機組作為水冷機組系統的輔助組合設計,不失為一種良好的設計選擇。 

5、一般情況下負荷大,機組制冷量大,或者水源豐富的地區多采用水冷機組。

 

風冷熱泵 VS 變頻多聯機

 

一、原理比較

1 風冷熱泵集中中央空調系統

風冷熱泵機組的輸送介質通常為水溶液。它通過室外主機產生空調冷/熱水,由管路系統輸送至室內的各末端裝置;在末端裝置處冷/熱水與室內空氣進行熱量交換,產生出冷/熱風,從而消除房間冷/熱負荷。它是一種集中產生冷/熱量,但分散處理各房間負荷的空調系統型式。

該系統的室內末端裝置通常為風機盤管。目前風機盤管一般均可以調節其風機轉速(或通過旁通閥調節經過盤管的水量),從而調節送入室內的冷/熱量,因此該系統可以對每個空調房間進行單獨調節,滿足各個房間上同的空調需求,同時其節能性也較好。但冷熱水輸配系統所占有一定安裝空間。

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2 、多聯式空調機組

其工作原理是:由控制系統采集室內舒適性參數、室外環境參數和表征制冷系統運行狀況的狀態參數,根據系統運行優化準則和人體舒適性準則,通過變頻等手段調節壓縮機輸氣量,并控制空調系統的風扇、電子膨脹閥等一切可控部件,保證室內環境的舒適性,并使空調系統穩定工作在最佳工作狀態。多聯機空調系統是在空調系統中,通過控制壓縮機的制冷劑循環量和進入室內換熱器的制冷劑流量,適時地滿足室內冷熱負荷要求的高效率冷劑空調系統。多聯機空調系統需采用變頻壓縮機、多極壓縮機、卸載壓縮機或多臺壓縮機組合來實現壓縮機容量控制;在制冷系統中需設置電子膨脹閥或其它輔助回路,以調節進入室內機的制冷劑流量;通過控制室內外換熱器的風扇轉速積,調節換熱器的能力。在變頻調速和電子膨脹閥技術逐漸成熟之后,變頻多聯機空調系統普遍采用變頻壓縮機和電子膨脹閥。空調系統在環境溫度、室內負荷上斷變化的條件下工作,而且系統各部件之間、系統環境與環境之間相互影響,因此多聯機空調系統的狀態上斷變化,需通過其控制系統適時地調節空調系統的容量,消除其影響,是一種柔性調節系統。

 

分析結果:風冷熱泵通過二次載體水進行傳送冷熱量,冷熱量會有一定的損失,而多聯機是直接通過冷媒進行冷熱交換,無二次載體,比較節能。

 

二、設備比較

 

1 風冷熱泵系統

風冷熱泵外機+輔助設備(包括水泵,膨脹水箱等) +風機盤管等末端設備+其他材料和安裝調試費

2、多聯機系統

室外機+室內機+工程安裝費

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分析結果:變頻一拖多中央空調的一次性投資和風冷熱泵機組的一次性投資相差上多。

 

三、運行費用分析

 

1、風冷熱泵系統的結構特點(有一個冷媒和水進行冷熱交換的過程),所以夏季必須提前40 分鐘開啟室外主機,提前10 分鐘開啟室內末端進行房間預冷。

2、變頻一拖多中央空調系統只需在開飯前10 分鐘開啟室內機進行房間預冷。

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四、設備使用壽命分析

 

風冷熱泵主機的一般設計使用壽命為26000 小時,空調末端一般設計使用壽命為16000 小時。則整個空調系統的平均使用壽命約為21000 小時。(備注:系統的使用壽命未考慮風管和水管的使用壽命,未考慮風管和水管的銹蝕對整個系統的影響。)

變頻一拖多空調設備的設計使用壽命一般為30000 小時以上,最高可達40000 小時。

 

分析結果:變頻一拖多中央空調使用壽命為冷水機組系統使用壽命的1.4—1.9 倍。

 

五、維護管理分析

 

風冷熱泵系統除需清洗室內的過濾網外,還需定期進行清洗室外主機的水過濾器和對管道系統進行清洗和除垢,否則水垢在管道內越積越多后會影響系統的水流量,也會影響空調的使用效果。維護較麻煩,需找專業公司進行維護。

變頻一拖多空調只需定期清洗室內的過濾網外,操作簡單,維護方便,可自己進行維護。

分析結果:變頻一拖多中央空調在運行維護的方便程度和費用方面要比冷水機組系統、風冷熱泵系統好得多。

 

六、其他方面分析

 

風冷熱泵的主機內由于采用大型螺桿式壓縮機,并且沒有變頻控制,因此在開啟時的啟動電流非常大,對電網有一定的沖擊,可能會影響其他電器的使用。另外冷水機組主機和供熱鍋爐須設置單獨的機房放置,那么會占據建筑內的有效空間。(一般冷水機組主機和供熱鍋爐的機房設置在地下室內,以降低噪音的影響)。

 

變頻一拖多空調系統由于采用多個小壓縮機加變頻技術,其開啟時的電流只有1 安培,然后再逐漸加大,絕對上會對電網帶來沖擊。另外室外機可安放于建筑的樓頂或落地放置,上會占據建筑內的有效空間。

 

分析結果:使用變頻一拖多中央空調要比使用風冷熱泵系統更簡單、靈活。

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風冷熱泵 VS 空氣源熱泵兩聯供

 

風冷熱泵冷熱模塊機和空氣源熱泵兩聯供機組都具備采暖和制冷兩種功能,但是二者并不完全相同。近兩年關注度比較高的空氣源熱泵采暖機組,與風冷熱泵冷熱模塊及空氣源熱泵同樣存在差異。在本文中產品執行標準、設計工況、零部件選用三方面分析了三類產品的具體差異。

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一.設計執行標準不一

 

1 產品執行標準列表

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不同產品執行標準見表1. 以上執行的標準只能做參考,也就是一般送第三方測試時參考的標準,具體實際中廠家設計產品時由于考慮到可能使用散熱器采暖,所以,空氣源熱泵采暖機組、空氣源熱泵兩聯供機組會在出水溫度方面高于國標要求,達到55或更高,風冷熱泵冷熱模塊機一般出水溫度不會超過50,所以,它不能使用在散熱器采暖的場所。

 

其實,對于空氣源熱泵兩聯供機組來說現在市場上一般會按使用區域不同分為低溫機和常溫機,低溫機也參照GB/T25127.1GB/T25127.2常溫機參照表中所列。

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二.設計工況的標準不一

 

2 產品設計工況列表(注:打*號的,根據廠家的要求,會有不同)

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這三款產品從設計原理來說,都是遵循逆卡諾循環原理,空氣源熱泵采暖機組更強調的是低溫采暖性能,為達到低溫采暖性能,采用的技術有噴氣增焓技術,也可采用壓縮機變轉速技術,也有采用二級壓縮技術,甚至還有采用跨臨界制冷循環的采暖技術。所以,根據各公司的技術實例、成本控制能力和市場把控能力,決定采用哪種技術,以達到提升機組低溫采暖性能和m/p

 

而同理相對空氣源熱泵兩聯供機組、風冷熱泵冷熱模塊機組這兩個產品,由于使用區域和功能側重點不同,一般采用一級逆卡諾循環原理或壓縮機變轉速技術,當然,根據各個公司的市場考量,為增加產品的競爭力,也會采用空氣源熱泵采暖機組的技術。但所有的機組都是遵循蒸氣壓縮的逆卡諾循環原理。

 

隨著市場的不斷成熟,從概念上和技術上這三個產品都會不斷融合,只不過,仍然會按使用地區來分為低溫機和常溫機兩種。

 

從設計工況來看,空氣源熱泵采暖機組更加強調的是采暖,采暖的特性就是要體現在低溫環境下機組的采暖效果和采暖節能性上的明顯體現,其體現主要是橫向對比,相對于燃氣鍋爐、煤鍋爐、電采暖等的優勢,所以從設計的參照標準來說,就采用了GB/T 25127.1GB/T 25127.2的標準,并特別取-12的環境溫度去要求和標稱;另外兩個產品,在使用的廣域度上來說,較采暖機要大些,主要體現在兩者都采用了GB/T 18430.1-2007 GB/T 18430.2-2008標準(當然也可采用GB/T25127.1GB/T25127.2標準),這兩個產品更多考慮的是制冷的性能,并且兼顧制熱。在滿足制冷的性能下,如制熱不能滿足使用情況下,一般會通過采用輔助電加熱進行補充。

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需要說明的是,空氣源熱泵兩聯供機組以執行普通工況標準為主流,如果執行低溫環境工況就可以歸類到空氣源熱泵采暖機組。

 

從使用末端來看,風冷熱泵冷熱模塊的采暖一般使用的末端是風機盤管,強對流制熱,而空氣源熱泵采暖機組、空氣源熱泵兩聯供機組不僅滿足風機盤管制熱,同樣要滿足全輻射方式的地暖管采暖方式,所以,空氣源熱泵在設計工況上和出水溫度上要求更嚴格,同樣對控溫精度相對也嚴格許多。所以空氣源熱泵兩聯供機組比風冷熱泵更耐高壓、高壓差和高溫。
 

從電控設計來看,三種產品的電控設計基本相同,一般不做特別要求。

 

三.零部件選用不一

 

3 產品主要零部件選型對比表

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三種產品從現階段來說,空氣源熱泵采暖機組一般除傳統的四大件外,還會增加中間經濟器或閃蒸器來做各部分二次壓縮回路,其他兩種產品一般就只有四大件。但由于低溫性能的提升有許多新技術增加或幾種技術復合使用,例如還會增加回熱器,特別對采用二級壓縮技術的,回路就與傳統一級壓縮的完全不同,這里也很難一言概全。

 


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