这是《热泵两联供入门九讲》第9讲将从新技术、新方向和新业态等3大维度对热泵两联供未来发展进行探讨。
影响热泵两联供的7种新技术
暖通行业进入了新时代。新技术在最近几年层出不穷,产品的更新迭代也远比2015年之前要快、要多。
据水舒适观察,直流全变频、喷气增焓、超薄静音、净化技术、自清洁、AI与物联网操控、光伏技术等新技术都将影响热泵两联供的后续发展。同时,这些技术已经在一些高端品牌的产品得到了全部或部分的应用。
直流变频技术
直流技术和变频技术由来已久,并非新技术。
不过,如此大面积地被应用在空调设备上,倒是一个新现象。而作为家用中央空调中的新一代,热泵两联供对于这两项技术的吸纳和应用则更为明显。
在室外机上,之前主要在大部件上应用,直流变频风机、直流变频压缩机。近两年,户式水机开始囊括变水温和变水量两项技术,主机自带水泵也开始变频化。在室内机上,搭载直流无刷电机,让室内机实现无极调节的同时,还成为排斥竞争对手的一道“防火墙”。
- 优势
调节更精准。直流电机无级容量调节,启动及调速性能平滑精准,可实现按需输出,有效降低能耗。
使用更节能。采用的直流变频电机运转机械损耗和电磁损耗低,运转效率大幅提高,节能效果明显。
运行更可靠。直流变频控制器输出正弦电压波型,可使压缩机线圈长期形成稳定旋转磁场,从低速到高速运转平稳可靠。
噪音更低。室内机、室外机直流无级调速,可根据负荷变化自动调节转速,室温恒定,设备调节幅度小,噪音更低。
喷气增焓技术
喷气增焓,又称补气增焓。它由高效的喷气增焓压缩机、高效过冷却器及电子膨胀阀形成的经济器、高效换热器共同构成了高效节能的喷气系统。
喷气增焓技术是指以喷气增焓压缩机为基础,优化了中压段冷媒喷射技术。
- 工作原理
原理是过中间压力吸气孔吸入一部分中间压力的气体,与经过部分压缩的冷媒混合再压缩,以单台压缩机实现两级压缩,增加了冷凝器中的制冷剂流量,加大了主循环回路的焓差,从而大幅提高了压缩机的效率。这一技术突破了传统设计理念,类似于汽车的“涡轮增压”,以增加空调的动力。
- 工作过程
喷气增焓压缩机采用二级节流中间喷气技术,采用闪蒸器进行气液分离,实现增焓效果。它通过中低压时边压缩边喷气混合冷却,然后高压时正常压缩,提高压缩机排气量,达到低温环境下提升制热能力的目的。
高效过冷却器在整个系统中也起到了关键性的作用。
一方面对主循环回路冷媒进行节流前过冷,增大焓差。另一方面,对辅助回路(这路冷媒将由压缩机中部导入直接参与压缩)中经过电子膨胀阀降压后的低压低温冷媒进行适当的预热,以达到合适的中压,提供给压缩机进行二次压缩。
- 优劣势
制热能力跃升。喷气增焓系列产品实现了-25℃~29℃内制热运转,强化压缩机在严寒下的制热能力,-15℃下制热能力提高近20%-50%。
节能高效。在制热状态下,热泵的能效标况、制热能力提升10%以上,能效比比普通空调高很多。制冷制热运行费用大大降低。
采用喷气增焓技术的压缩机生产工艺先进复杂,价位高;对空调机组过冷却器、电子膨胀阀和换热器要求更高;后期出现故障,维修成本高。
超薄静音技术
眼下,超薄和静音这两项技术主要用在室内机中,主要是想解决国内普通户型层高低和卧室噪音等痛点。目前,市场上推出的超薄型室内机尺寸多为:185mm~200mm
- 设计理念
在静音这一特性上,空调厂商主要采用了以下几种设计理念和方案:
优质部件。采用直流无刷电机,无级调节;防振蜗壳与弧片柔风扇叶,降低运行噪音。
优化出风通道,改善气流分布不均且趋于流线性,将涡流产生的可能性降到最低。
优化机身和结构设计。加厚钣金,全封闭机身设计,增加消音棉;悬浮式风机结构搭配独立轴承支架。
优化排水设计,快速排出水珠,避免冷凝水阻碍空气流动而产生噪音。
- 实际应用
在机身超薄这一特性上,空调厂商主要采用了以下几种设计理念和方案:约45°夹角换热盘管排列设计,以更小厚度获取更大换热面积,满足额定风量下的供冷(热)量。采用优质铜管和亲水铝翅片,最大限度提高换热效率。更为紧凑的机身尺寸设计,降低整机高度。
- 优劣势
可有效解决因国内户型层高低而带来的安装限制的难题。
静音型室内机运转噪音可低至18~21dBa,尤其适合卧室、高端客房和高端会客厅等场景。
采用直流无刷电机、优质亲水铝翅片等优质部件,优化设计,运行更稳定平滑,换热更高效,使用更节能。
核心部件更优质,设计和生产工艺更复杂,售价比普通风机盘管高。超薄静音室内机多为非标准型产品,后期维修容易受制于品牌。
空气净化技术
空气净化分为三个层面:除尘、杀菌和去味,主要由风机盘管、室内机和空气处理机组等末端设备承担。
目前,空调厂商主要采用的空气净化技术有:
介质过滤技术。细菌病毒等微生物主要附着在空气中的颗粒污染物上,当过滤材料通过筛选、惯性碰撞、拦截等作用捕捉空气颗粒物时,同时捕捉细菌病毒等微生物。可用于除尘和杀菌。
静电技术。高压静电电离含尘气体,并使尘粒带电而被吸附。两电极间以高强度脉冲放电产生冲击波,杀死细菌和病毒。可用于除尘和杀菌。
微孔超滤技术。类似静电技术,场充电模块也会以持续高强度脉冲放电产生冲击波,杀死细菌和病毒。可用于除尘和杀菌。
光催化技术。低强度的UV-A紫外线照射触媒时,产生具有强氧化性的-OH和O2-,破坏细菌和病毒细胞结构。可以分解有机和无机污染物,高效去异味。
紫外线技术。254nm波长的UV灯可破坏细菌的DNA及病毒的RNA,阻止细胞病毒复制繁殖,达到杀灭病毒细菌。
自清洁技术
自清洁技术,也又称自清洗技术。它是指通过空调控制器功能设定,空调自动运行自清洁杀菌模式,给自己“洗澡”,自动完成空调内、外机的清洗。
需要说明的是,这种技术主要用在空调氟机系统上。
空调自清洗的工作流程为:空调室内机降温凝水、结霜→空调升温化霜浸洗→空调吹风干燥、高温杀菌→空调室外机室外机反向震荡运转,自清洁。
- 工作原理
对于室内机而言,自清洁技术是通过空调室内机结霜包裹灰尘、化霜冷凝水冲洗而实现自清洗的。
首先,空调室内机短时间内降温,形成冷凝水并结霜。结霜时会对灰尘进行包裹,从蒸发器上剥离。然后,空调室内机再快速升温,化霜产生大量融水,对盘管和翅片进行冲洗,把灰尘清洗干净并通过排水孔带走。
对于室外机而言,自清洁则是通过室外机反向震荡运转,并持续一定时长,可有效除去换热器表面的灰尘,提高换热效率。
- 优劣势
对灰尘、细菌等简单污垢有一定的清洁作用,全自动运行,节省人工。
自清洁后,室内机、室外机可提升换热效率,节省能耗。另外,还减少室内空气二次污染。
自清洁会在短时间内形成较多污水。如存在较大杂质,则会堵塞冷凝水排水管,造成排水不畅。
室内机的过滤网是藏污纳垢的重灾区,单靠冷凝水滑落去自动清洗,效果恐怕不可能有多彻底。
室外机的出、回风滤网及贯通风机是灰尘杂质的汇集区,常会有不少棉絮、丝线等附着性较强的东西粘挂堵塞。这些杂质靠人力和工具都较难清理,单靠室外机反向震荡运转,恐怕清理不了。
AI与物联网技术
AI(人工智能)和物联网技术是近些年才逐步大规模研究和应用的新技术。空调大厂商也紧跟新技术的脚步,将其与空调进行结合的尝试也卓有成效。
目前,AI和物联网技术在空调上应用主要有以下几方面:
一是家居设备智能互联。以集成操控系统为基础平台,通过5G技术实现智能家电互联,自动反馈,语音交互,远程控制,实现物联网家居生活。
二是打造个性化空气解决方案。自动采集室内外环境数据,根据使用场景大数据AI自行调节室内温湿均衡,实现舒适空间场景设定,让舒适主动关怀人体。
三是智能感知,主动调节。实时智能感知室内温度、湿度、PM2.5、CO2、TVOC等空气指数。如出现异常,自动启动空调、新风等设备进行调节。
四是AI数据平台无线感知周围同类空调,智能匹配,可将舒适场景设定分享给其他家庭。
五是智能监测设备运行。通过云服务终端,自动监测空调运行状态,自动提报故障点,发现异常主动提醒,并预约维修。
六是搭载5G物联网智慧装置,空调设备自带网络,联网更快捷,摆脱WiFi信号不稳定等限制。
光伏技术
光伏技术也并非新技术,将光伏技术与空调进行有机结合也并非新产品。
不过,随着双碳政策的有力推进,部分空调厂商将光伏空调这一产品形态放在更为重要的位置。另外,今年7月底,某美系品牌将光伏技术与热泵两联供技术进行结合,正式推出了业内首款光伏天氟地水两联供,足见光伏技术对于业内的影响。
- 概念
简单来说,就是通过光伏发电,将光伏直驱变频多联机和智能化管理系统结合起来,相互配合,实现全年发用电量持平,综合用电为零,最终实现“空调不用电”。这一产品得益于光伏直驱技术,让空调兼具发电功能,在用电的同时也利用太阳能发电,而且保证太阳能优先利用。
- 优势
更高效。采用光伏直驱技术,系统运行无需像市面现有的光伏空调经过“直流—交流—直流”两次转换,能源损耗降低8%,电能转化率高。
省钱。采用直驱技术,可直接将光伏输出的直流电供空调使用,不用并网后再取电,因此无需计算2次电费差价,经济效益更高。
寿命长。采用光储直柔技术,配合专业定制的光伏逆变器,做到中央空调原有的稳定可靠同时,保证整个系统日常维护费用低,寿命更长。
能发电。光伏中央空调可以成为用户的能源中转站,提供先进的可视化能源管理系统,为家用电器、照明等提供电能。
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