空气能热泵设计缓冲水箱的作用是什么?该如何匹配水箱容量呢?

  空气能热泵的市场影响力越来越大,随着“煤改电”的深入,不仅在北方市场有着很大的占有率,在南方市场也有很多人安装。在众多的安装工地上,有的空气能热泵设计了缓冲水箱,但是也有空气能热泵没有设计缓冲水箱。缓冲水箱的作用是什么呢?又该如何匹配水箱容量呢?

  空气能热泵可以带动空调和地暖运行,室内的循环管路中完全采用水循环。由于管路中循环水量有限(中央空调循环时最明显),因此水温很快就会达到设定的温度,主机检测到超温信号以后,主机就会立即停止工作。然而在很短的停机时间后,管道中的水温又会波动,达到主机启动运行的条件,此时主机又会开始启动,如此频繁启动就会大大增加使用的能耗,而且还会缩短主机的使用寿命。当有了缓冲水箱以后,管道中的水容量变大了,也就能够减少主机的频繁启动。

  空气能热泵在采暖的时候,吸收空气中热量的同时还会排出冷风,当环境温度低于0℃的时候,热泵主机结霜的量就会增多,结霜对室内的温度影响比较大。因为机组出现结霜的时候,为了提高压缩机的能效以及保护压缩机,必须进行除霜作业,这就会将输送给室内的热量分一部分出来进行化霜(普通空调结霜严重无法向室内输送热量,自身的化霜能力不足导致空调停机),如果管路系统中的水量比较少,那么除霜的能力就会下降,而且会快速拉低管道中的水温,造成室内出现效果不好以及温度下降的情况。当有了缓冲水箱以后,管路系统中就有足够多的水量,水中带有的热量也更多,在出现结霜的时候,也能够快速地完成化霜的过程,并且消耗的热量主要来自缓冲水箱中,避免了主机除霜给室内温度造成温度波动以及频繁启动主机,同时也能保证系统能够持续向室内供热。

  空气能热泵整套系统中采用水循环,而水中都会有空气存在,空气的传热能力很差,还容易造成气堵,因此为系统增加排气阀是很有必要的。当安装了缓冲水箱以后,管道中循环水从水箱底部送出,再从水箱顶部进入,大部分的空气随着水流循环到水箱的顶部,水箱顶部设计有排气装置,此时密闭的系统压力会使空气从顶部的排气阀排出,此时再次进入管道的循环水中没有了空气进入,既可以保证水泵的叶轮不会空转,减少故障,也能保证系统中没有空气阻挡热量释放,整套系统都能有条不紊地运转。但是,如果没有安装缓冲水箱,管道中的气体很难排出,容易造成热量散发不均匀,也容易出现管道积聚空气造成循环不畅,而且还容易导致系统的流量开关故障以及出现高压报警。

  空气能热泵采用水循环可以稳定水温以及存储热量,但是水中含有大量的杂质和钙镁离子,长时间的加热会加剧水垢的生成。当有缓冲水箱以后,在系统循环的过程中,大量的杂质会慢慢沉积到缓冲水箱的底部,经过Y型过滤器的拦截,再次进入管路中循环的水质会更干净,对散热和管道的畅通都有好处,而且缓冲水箱的底部设置有排污口,系统循环中的杂质更容易彻底清洁,也能减少管道的杂质清理,预防水循环管路出现堵塞。

  如何计算系统稳定所需水量呢?通过公式可以算出:M1=QT/(C△T),其中M1是系统稳定所需水量,Q是机组的制热量(千瓦),T是化霜时间(秒),C是水的比热容(取值4.187),△T是供水温度允许下降的最大值(取值3℃)。

  系统实际水量M2=地暖盘管每米水容量(πr²h,π取值3.14,r是地暖管内径的半径,h取值1米)×系统管道总长(地暖盘管长度),如果末端都是暖气片,则计算每个暖气片的水容量之和,然后加上传输管道的水容量。

  例如150平米的住房,使用7匹的空气能热泵主机,制热量为20千瓦,那么系统稳定所需水量为20×4(化霜时间取4分钟)×60÷(4.187×3)≈382L;地暖管使用20管,则每米的水容量为:0.314L,每平方使用5米盘管,那么系统实际水量为:0.314×5×150≈235L。可算出缓冲水箱的容量体积为:M1-M2=382L-235L=147L,在实际的安装中,选择150L的缓冲水箱就足够了。

  空气能热泵由于采用水循环,必然要考虑水容量的问题,这可以解决系统中主机频繁启动、减少除霜时间、为系统排气而减少故障以及排污方便而减少堵塞等问题。计算缓冲水箱的匹配容量可以根据以上公式得出,当然常规户型设置100L或者150L的缓冲水箱都是足够的。此外,空气能热泵还有不安装缓冲水箱就能解决这些问题的方式,将缓冲水箱替换为混动芯,可以解决无缓冲水箱带来的一系列问题,同时还能更进一步地节省能耗。