空气能热泵热水机组直热式和循环式有什么不同

　　在空气源热泵热水器的选型问题上，大多数机型都选用的是循环加热的模式进行。特别是在一些大型的商用项目上，循环式热泵更是一统天下，几乎没给直热式热泵一点生存空间。但即便如此，仍有部分企业坚持发展直热式热泵热水机，并促使直热式热泵的发展路线逐渐明晰起来：过去少人问津的直热式热泵，可能成为未来热泵热水机的主力——那么，循环式热泵和直热式的区别究竟在哪里?直热式的热泵是未来的方向，其中的原因又是什么?

　　空气源热泵热水器从起初的盘管式演化至今，其运行模式大致分成两种，一种是直热式，一种是循环式。关于两种机器的性能及实际工程比较，一直以来众说纷纭，莫衷一是。循环和直热，究竟哪种方式更好?大多数工程机都选用循环式的原因是什么?谁是真正的未来之王?长期以来一直是整个行业困惑的问题，然而，又没有真正搞清楚。

　　我们知道，热泵热水器的整个系统包括热泵、水箱、电磁阀、循环泵和管网构成，无论是直热还是循环，工作原理都大同小异，区别只在水系统这一块，水系统工作情况的不同，直接决定了直热和循环的不同，继而影响到整体的运行效果。

　　直热式热和循环式热泵运行时究竟有什么不同?

　　说到直热和循环的比较和选择问题，直热和循环在工作方法上，究竟有什么不同?让我们来看一下两种工况的工作原理——如下图所示：

　　(1)循环式热泵运行原理

　　直热式热泵热水机组系统运行原理

　　(2)直热式热泵运行原理

　　循环式热泵热水机组系统运行原理

　　从结构上看，直热式比循环式少了一个循环水泵，这个很自然，也好理解。但他们之间最大的区别，还在于：当进水温度高于45℃的时候，工况完全不同。

　　①直热式机组进水温度低而出水温度高：两者通常在20℃—60℃。而循环机组最初工作时，进水温度也可能是20℃,但随着一次次循环，进水温度不断提高，随着温度的递增，循环式热水机组对应的冷凝温度也迅速增加。

　　②也就是说，直热式的高温冷媒从压缩机排出后，总是和20℃的水进行热交换，交换的结果是：冷媒的温度降低为40℃。而循环式则不同，循环式的高温冷媒一开始也和20℃的水进行热交换，但随着自己的做功，发生热交换的水温越来越高。冷媒的热交换效率出现下降，特别是水温升高到50℃时，冷媒经过热交换后温度仍然高达75℃,最少也有60℃,冷媒放热的值明显不够。

　　以上分析说明了什么呢?说明了当出水温度不高的时候——比如在45℃以下，循环和直热具有相似的工况及能效。而当水温升到45℃以上，循环式的热泵压缩机的工作温度和压力都在不断提高。压缩机的工作条件随着水温的不断提高开始变得恶劣起来。

　　A、保护压缩机

　　根据传热工质(例如R22)的特点，饱和温度与饱和压力式呈单值函数关系。当温升到一定程度冷媒得不到充分交换时，饱和压力必然增加，甚至超出压缩机的工作曲线范围，势必造成压缩机的过负荷运行。但凡从事过技术的人都知道，压缩机长期高温高压运行，势必影响它的工作和寿命，然而很可惜，循环式的热泵热水机，应对这样恶劣的工况缺是家常便饭。

　　在实际的工程案例中，除了一些恒温池热水之类需求温度不高于45℃的工程外，大部分的工程40%运转时间是在高温水区(48-60℃),这样系统长期处于高冷凝温度工况下，压缩机排气温度过高使得压缩机面临更多的耗功，润滑发热油更容易碳化，机组效率安全性和使用寿命也大幅度下降。

　　在这里，直热式的好处就体现出来了。因为直热式热泵热水机的压缩机在基本恒定的压力和温度下工作，压缩机的工况也稳定，在短短的5~10分钟之内，通过一个恒定的冷媒进出温度，压缩机即达到一个稳定的运行负荷，然后可以长时间运行。再者低温自来水直接吸收高温冷媒的热量，冷媒能够得到充分冷却，系统高压压力降低，压缩机克服系统压力所消耗的电能比较少，从而延长了压缩机的寿命，也减少了高压保护的频率和压缩机爆缸事故的隐患。

　　B、提高化霜效率

　　在冬季，结霜是威胁热泵热水机工作的主要杀手，化霜是热泵的常备手段。

　　化霜的方式，不外电辅和反向化霜两种，目前这两种方式都不是最好的，但限于目前的技术水平，又没有什么办法可以完美的解决这一问题。要么是顾到了化霜的效果，就忽略了节能的效果;要么是可以实现完全的化霜，但又以牺牲整个机组性能为代价。

　　选择化霜的方式，是解决化霜问题的一个努力方向，另一个方向是提高化霜的效率。

　　在这方面，直热式又体现出了它的优势，为什么?因为直热式热泵的冷凝温度低，当低温的冷媒通过膨胀阀回到蒸发器后，蒸发的效率赶不上高温的冷媒，为了解决这一问题，直热式热泵需要扩大蒸发面积。通常的办法，是采用额外的蒸发器机组，从空气中吸收热量化霜。或者干脆采用双蒸发器，一个做主一个为副，这样可以避免反向除霜面临的诸多技术困境，比采用电热丝化霜更加节能。

　　C、摆脱“谷轮”依赖症?

　　由此可见，直热式最大的好处，还在于可以让压缩机在一个稳定的工况下运行，最大限度地保护压缩机。但更重要的是，它也降低了压缩机的工作要求和性能参数，因此有企业开始尝试用普通空调的压缩机，或者是性能差异不大的压缩机来做热泵的主机，而不是采用目前市面上大多数企业采用的“谷轮”耐高温高压的压缩机，并且取得了初步成功。

　　一台谷轮涡旋压缩机的价格，是同等功率压缩机的几倍，如果能够解决用普通空调压缩机或近似机型代替热泵压缩机的话，热泵热水机的成本将大幅度下降，为热泵在民间普及创造了条件。

　　使用谷轮压缩机，这是整个热泵热水机行业的惯例。谷轮压缩机耐高温高压的性能，使它在面对循环机组长时间恶劣工况时能够保证机组的正常运行。但如果要问为什么都要用谷轮压缩机，得到的回答很可能是：“因为大家都在用”。实际情况究竟如何?套用某热水器品牌厂家工程师的一句话来说“在这个行业，真正在深入研究技术的企业，会有多少?”