地源熱泵三功能主機與兩功能主機的技術(shù)比較
時間:2022-02-09
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現(xiàn)在的地源熱泵主機技術(shù)有三合一（三聯(lián)供）和二合一（二聯(lián)供）兩種類型的主機，那么到底哪種類型的主機好呢？如果單看表面，三合一（三聯(lián)供）機組能夠提供制熱、制冷、熱水，集三樣舒適環(huán)境最主要的需求于一身而二合一機組只能提供制冷和制熱，似乎三合一機（三聯(lián)供）器更勝一籌；那么事實是否真的如此呢？
其實，三合一（三聯(lián)供）的地源熱泵主機和二合一（兩聯(lián)供）的地源熱泵主機目前共同存在于地源熱泵舒適環(huán)境系統(tǒng)這個大市場上，兩種機型并存是有它的合理性的，象德國哲學家黑格爾所說的“存在即合理”；其中一款機型如果只有優(yōu)點沒有缺點，那么這款機型早就全面取代另一款機型一統(tǒng)江湖了；兩款機型能夠并存多年各占一部分市場份額，那是因為它們各自有各自的優(yōu)缺點，誰也不能全面取代對方而成為市場的唯一寵兒；那么兩種機型共存的合理性是什么呢？各自有些什么樣的優(yōu)點和缺點呢？下面就這個問題，我們來做下分析和比較：
三位一體機（三聯(lián)供）的優(yōu)點：a.比二位一體機（二聯(lián)供）技術(shù)更先進更節(jié)能；三位一體機（三聯(lián)供）是在兩位一體機（二聯(lián)供）的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，技術(shù)上更先進；它采用雙冷凝器多氟路循環(huán)的設(shè)計理念，從而具備了全熱回收的功能，什么是全熱回收呢？簡單來講就是開空調(diào)時可以獲得免費的生活熱水！從牛頓的基礎(chǔ)物理學里我們知道能量是守恒的和不滅的，能量不會憑空消失，那么夏季制冷時房間里的熱量去了哪里呢？三位一體機（三聯(lián)供）將房間里能量（熱量）轉(zhuǎn)化到了生活熱水里面，這就是三位一體機（三聯(lián)供）的全熱回收功能，也是它更節(jié)能的原因之一；b.三位一體機（三聯(lián)供）更環(huán)保；三位一體機（三聯(lián)供）由于集成了生活熱水功能，而生活熱水的溫度要求一般在50℃以上；這就對冷媒產(chǎn)生了一定的要求，普通的非環(huán)保冷媒R22(氟利昂)是達不到這樣的工況要求的，在熱水溫度接近50℃時就會由于膨脹過度產(chǎn)生高壓致使地源熱泵主機報警停機；所以三位一體機（三聯(lián)供）的冷媒必須是R410A、R407C、R134A等環(huán)保冷媒，這些冷媒可以在更高的溫度下正常工作，可以滿足三位一體機（三聯(lián)供）的生活熱水的工況要求；c.運行工況和方式也決定了三位一體機（三聯(lián)供）更節(jié)能；三合一機器（三聯(lián)供）運行熱水功能時，源側(cè)都是在地下土壤的溫度（15℃）工況，同時采用熱泵的方式利用逆諾卡的原理從地下高效提取熱量放入生活熱水中；這個方式制取生活熱水的效率極高；cop值可達到4.5左右；而二合一機器沒有生活熱水功能，生活熱水需求要靠燃氣熱水器等其它熱源來提供，燃氣熱水器是靠燃燒來供熱，每大卡燃燒值的天然氣燃燒后只有0.7-0.8大卡的熱量能被生活熱水吸收，如果轉(zhuǎn)化為cop值的概念的話，其cop值只有0.7-0.8;由此巨大的cop值差距決定了地源熱泵三位一體（三聯(lián)供）在制備生活熱水，尤其是在寒冷季制備生活熱水時具有非常好的節(jié)能性能； d.三位一體機（三聯(lián)供）還有個明顯的優(yōu)點是有利于地源熱泵地下?lián)Q熱器的均衡，我國華東、華南、華中等廣大地區(qū)都處于亞熱帶地區(qū)，從暖通專業(yè)的角度來看，這個區(qū)域的建筑物在一年四季的冷熱需求是不均衡的，基本是冷需求大于熱需求10%-30%；這就會造成地源熱泵地下?lián)Q熱器的熱堆積問題，所謂熱堆積是指當建筑物冷負荷大熱負荷小時，制冷時產(chǎn)生的廢熱會多于制熱時產(chǎn)生的費冷，如果地源熱泵地下?lián)Q熱器長時間處于這樣的運行狀態(tài)下，同時又沒有足夠的地下水流動來為地下?lián)Q熱器達到冷熱均衡，那么地源熱泵地下?lián)Q熱器的溫度場就會朝著一個單一的方向發(fā)展，從而使地下?lián)Q熱器溫度越來越高最后地源熱泵系統(tǒng)制冷效率下降甚至頻繁在制冷季中宕機；三位一體機（三聯(lián)供）的生活熱水功能正是解決冷熱需求不平衡，冷需求大于熱需求問題的最佳方案，通過制備生活熱水，減少向地下?lián)Q熱器輸出的熱量甚至直接從地下?lián)Q熱器中抽取熱量減少地下?lián)Q熱器的熱蓄積；
三位一體機（三聯(lián)供）的缺點：a.系統(tǒng)組成較復雜，理論維修率高于二位一體機（二聯(lián)供）；三位一體機（三聯(lián)供）是在兩位一體機（二聯(lián)供）的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，它采用雙冷凝器多氟路循環(huán)的設(shè)計理念，這樣的設(shè)計決定了整個系統(tǒng)關(guān)鍵部件多，切換頻繁，尤其是氟路循環(huán)中的四通閥切換會比二合一（二聯(lián)供）頻繁許多；系統(tǒng)部件多，切換頻率高必然會造成理論維修率高的問題；當然，隨著這些年技術(shù)的進步和產(chǎn)品的發(fā)展，關(guān)鍵部件的質(zhì)量越來越可靠，維修率也維持在較低的水平；尤其是一些國際一線品牌對三合一（三聯(lián)供）技術(shù)的認可和加入，使得三合一（三聯(lián)供）機器的質(zhì)量越來越穩(wěn)定，維修率高于二合一（二聯(lián)供）的問題正在逐步得到解決；b.由于生活熱水加熱功能導致熱交換器蝕穿的概率增加；由于我國各地的水質(zhì)不一問題，在某些區(qū)域，城市自來水是呈弱酸或弱堿性的，在加熱后對金屬材質(zhì)的機組換熱器會產(chǎn)生一定的腐蝕作用；（當然這個問題可以通過加裝水處理裝置對自來水進行軟化和中性化處理的方法加以解決）
二位一體機（二聯(lián)供）的優(yōu)點：a.系統(tǒng)簡單，技術(shù)成熟，運行可靠；b.無生活熱水功能不會有蝕穿換熱器的危險；
二位一體機（二聯(lián)供）的缺點：a.節(jié)能性不如三位一體機（三聯(lián)供）具體原因見前面章節(jié)的論述；b.環(huán)保性能不如三位一體機（三聯(lián)供），由于技術(shù)需求低，無高溫熱水工況的需求，故可采用普通的非環(huán)保冷媒R22(氟利昂)；c. 由于沒有生活熱水來均衡冷熱負荷不平均的問題，故不利于地源熱泵地下?lián)Q熱器的均衡；
綜上所述，地源熱泵三功能（三聯(lián)供）技術(shù)和二功能（二聯(lián)供）技術(shù)，各有優(yōu)缺點；沒有誰有絕對的優(yōu)勢可以完全淘汰另一種產(chǎn)品；但筆者認為，從發(fā)展的角度來看，三功能（三聯(lián)供）代表著未來地源熱泵技術(shù)的主趨勢，隨著部件質(zhì)量的進一步完善和相關(guān)問題的解決方案逐漸完善，必然會越來越多的取代兩位一體機（二聯(lián)供）的市場；
針對目前的市場和機組的實際應用情況，用戶在選擇是采用三位一體機（三聯(lián)供）還是兩位一體機（二聯(lián)供）的問題上，筆者推薦可做如下考量：當主機容量大于50kw的輸出功率時，可將主機部分分解成兩臺；一臺用三位一體機（三聯(lián)供），另一臺用二位一體機（二聯(lián)供）；這樣，兩臺主機可互為備份當三位一體機（三聯(lián)供）出現(xiàn)問題的時候可由二位一體機（二聯(lián)供）來提供制冷和采暖的備份輸出，而正常情況下多用三功能機（三聯(lián)供）以達到節(jié)能和均衡地下?lián)Q熱器的作用；當然，如果主機容量小于50kw的輸出功率時，是采用一臺三位一體機（三聯(lián)供）還是一臺二位一體機（二聯(lián)供）那就要看各人的考量了，如果是比較在意穩(wěn)定性的可考慮采用二位一體機（二聯(lián)供）如果是比較在意技術(shù)的先進性、環(huán)保、節(jié)能和地下?lián)Q熱器的均衡的則可考慮采用三位一體機（三聯(lián)供）；
