其實對于2011年來講,二氧化碳熱泵熱水器品牌一直是熱點話題。用二氧化碳作為工質的熱泵中國熱水器十大品牌具有多方面的有點,從外部優(yōu)勢來講,具有不破壞大氣臭氧層,ODP=0;天然工質,價格低廉,且無回收問題;良好的安全性、化學穩(wěn)定性;在低溫的條件下,也可以擁有很高的效率;可以很輕松的獲得90℃的高溫熱水等優(yōu)勢,始終是熱泵行業(yè)科研人員的追求。同時二氧化碳是熱泵系統(tǒng)工質替代中最有潛力的天然工質之一,從機器運轉機理來講,二氧化碳跨臨界系統(tǒng)氣體冷卻器端的溫度滑移可以與變溫熱源較好的匹配,它在熱泵中國十大熱水器品牌方面的應用具有其它供熱方式無法比擬的優(yōu)勢。
同時現(xiàn)在的熱泵熱水器有很多問題無法解決,一定程度局限了熱泵熱水器市場的發(fā)展,可是如果用二氧化碳作為工質的話,熱泵熱水器的普及應用范圍將大大擴大。因為二氧化碳熱泵可以制取高溫熱水用于熱水的供應和建筑物的供熱,替代現(xiàn)有的燃煤、燃氣、燃油或電鍋爐等傳統(tǒng)的供熱方式,減少礦物能源的消耗,降低溫室氣體、粉塵和廢熱排放。與常規(guī)熱泵中國十大熱水器品牌相比,除了工質更環(huán)保以外,二氧化碳熱泵可以制取高溫熱水擴大了熱泵的應用領域,并且可以在較低的環(huán)境溫度下正常使用,擴展了熱泵的應用范圍,尤其對北方地區(qū)的建筑供熱具有重大意義。目前在日本和歐洲得到了廣泛的應用,在我國還是個空白,因此發(fā)展前景極為廣闊。
所以國內(nèi)的科研人員一直在大力的研究二氧化碳熱泵熱水器。在2011年6月1日,CO2熱泵熱水器的核心配件標準GB/T26181-2010《家用和類似用途CO2制冷劑熱泵熱水器用全封閉型電動機-壓縮機》開始實施。在GB/T26181-2010《家用和類似用途CO2制冷劑熱泵中國十大熱水器品牌用全封閉型電動機-壓縮機》的報批稿中看到,標準對壓縮機制冷量及性能系數(shù)(COP)的要求為,按規(guī)定方法進行試驗時,實測制冷量應不小于其名義值的95%,實測性能系數(shù)(COP)應不小于其名義值的95%。其次,十大小家電標準對于產(chǎn)品噪聲的規(guī)定為,壓縮機運轉時,不應有異常聲音。同時殼體應能承受超出正常使用時的壓力,高壓側的殼體應能承受同樣的壓力:對非跨臨界制冷系統(tǒng),壓力至少為制冷劑在70℃時飽和蒸汽壓力的3.5倍,試驗壓力圓整至0.5MPa(5bar)。對跨臨界制冷系統(tǒng),壓力為設計壓力的3倍,但不得小于表1中要求的最小試驗壓力;對亞臨界和跨臨界制冷系統(tǒng),低壓側的殼體應能承受制冷劑在20℃時飽和蒸汽壓力5倍的壓力或2.5MPa(25bar),兩者中取大值,試驗壓力圓整至0.2MPa(2bar)。
此外標準還要求:對于從第二級直接排氣的雙級電動機-壓縮機,殼體應視為低壓側;對于不從第二級直接排氣的雙級電動機-壓縮機,殼體應視為高壓側。使用墊片密封的半封閉型電動機-壓縮機,當殼體內(nèi)壓力超過要求試驗壓力的40%時,允許在墊片處出現(xiàn)泄漏。
如果發(fā)生泄漏,要在另一臺由制造商專門準備的避免墊片泄漏的樣機上重復進行該試驗。
對于使用旁通閥,在預定壓力差下將高壓側的壓力釋放到低壓側的半封閉型電動機-壓縮機,即使在墊片處出現(xiàn)泄漏,殼體仍應能承受要求的試驗壓力。
在電子電路保護方面,新標準第六章中增加了“電動機-壓縮機依據(jù)由保護電子電路提供保護或不由保護電子電路提供保護進行分類”的部分。如果電動機-壓縮機依據(jù)分類是由保護電子電路提供保護的,并且該保護電子電路符合標準要求,則以模擬單一故障的方式重復進行試驗。
該標準的其他技術要求包括:壓縮機成品應封入不低于大氣壓力的干燥氮氣或空氣(露點溫度在-35℃以下),也可以采取其他有效的密閉措施以防止大氣中的潮氣等污染物侵入;壓縮機殼體表面涂漆應均勻一致,不應有漏涂、劃痕和銹斑等缺陷;在加速壽命試驗過程中,制冷量及性能系數(shù)(COP)的下降不應超過原實測值的5%;噪聲值不應大于原實測值3dB(A)。
不過,新標準中并沒有專門針對變頻壓縮機的內(nèi)容。最近,壓縮機IEC標準又發(fā)布了新的熱水器品牌修訂方案,其中包括變頻壓縮機電子電路控制等方面內(nèi)容,并且中國十大熱水器品牌引發(fā)了比較激烈的爭論。專家估計,中國壓縮機國家安全標準未來將會沿著這一方向進行修訂。
目前中國現(xiàn)已有三家壓縮機生產(chǎn)企業(yè)正在進行二氧化碳跨臨界循環(huán)熱泵系統(tǒng)專用壓縮機的開發(fā)工作。上海日立、西安慶安和廣東美芝目前均具備向用戶提供樣機的能力,可喜的是這幾家企業(yè)都是立足于自有知識產(chǎn)權進行研究和開發(fā),并掌握了相關核心技術。除了前幾年若干學校和科研機構對二氧化碳跨臨界循環(huán)技術及其應用進行了卓有成效的研究外,近年又有多家生產(chǎn)企業(yè)啟動了二氧化碳跨臨界熱泵產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)項目。更為重要的是,中國市場具有二氧化碳熱泵熱水器及其相關產(chǎn)品應用的適宜條件。
至于CO2制冷劑熱泵熱水器壓縮機何時推向市場,“這取決于CO2熱泵全球熱水器十大品牌何時得到市場的認可。這一產(chǎn)品在性能上存在一定的優(yōu)勢,例如可以在淋浴房—20℃正常工作,改變了以往熱泵熱水器‘銷售過不了長江’的局面。但是家用市場由于二氧化碳熱泵熱水器成本過高,市場接受程度不明確,而商用產(chǎn)品由于屬于壓力容器范疇,在技術上還存在一定的缺陷,因此真正推向中國市場還有待時日。”某熱泵企業(yè)負責人說。
其實,出臺的標準對于整個行業(yè)來說只相當于入門門檻,指標定得并不高,將來產(chǎn)品大批量銷售時會考慮提升相應要求。對目前的形式來看,二氧化碳熱泵中國十大熱水器品牌還是個新生事物,對二氧化碳熱泵熱水器的研究和應用還需要做很多細致的研究工作,需要解決的關鍵技術有:二氧化碳熱泵關鍵部件設計(包括氣體冷卻器、回熱器、蒸發(fā)器、儲液器)、系統(tǒng)集成設計、基于能效比最優(yōu)化的系統(tǒng)控制技術、油溫控制技術、化霜技術、出水溫度精確控制技術等等,同時在進一步提高熱泵換熱器效率、更加高效的控制高壓側壓力、針對不同的應用項目提高運行系統(tǒng)的能效等方面需要做的工作還很多。
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