空气能热泵水箱的换热、选型、技术要点,你真的懂吗?

随着国家节能环保政策的推广,空气能热泵热水器以其快速制热水、省电、方便等优点越来越受广大民众的欢迎,下面向大家介绍一下家用空气能热泵热水器中的重要部件——“保温水箱”。

一、热泵热水器水箱的分类及特点

1、按盘管方式分:

1.1、内盘管水箱,盘管在水箱(内胆)里面,与水接触:

盘管材料有:铜管、不锈钢管、合金铜管

缺点: 结垢、腐蚀(气蚀),盘管一旦被腐蚀可能整机报废

优点:换热好,工艺简单

1.2、外盘管水箱,盘管位于箱体(水箱)外面,不与水接触:

盘管材料有:圆光管、螺纹管、D型管、铝制微通道

缺点 :工艺复杂、设备投入大

优点:性能衰减小、整机报废风险小

2、按水箱材料分:

2.1、不锈钢水箱:

环缝焊与直缝焊的三角区因重复耐高温、盘管进出管接头与水箱连接焊接后,材料变性易被腐蚀。当水质差(特别是地下水、自来水中含氯)易形成点蚀。

2.2、搪瓷水箱:

工艺复杂、生产投入大、产品质量大、接头难处理、搬运困难;但是防腐性能好、寿命有保障,所以行业内向此类水箱发展的趋势明显。

 

二、衡量热泵热水器水箱质量好坏的关键因素

1、保温层

热泵热水器水箱除了储水之外,还有另一个重要作用——保温,保温效果的好坏受保温层的厚度与覆盖度的影响,保温层越厚、覆盖面越广,保温效果就越好。所以,在选购时,水箱最好的保温层厚度是40~50mm,且有360°全方位保温功能,当在水箱容量相同时,水箱的体积越大、越重,说明保温层越厚,保温效果当然越好。

2、水箱质量

水箱质量决定着水箱是否经久耐用的重要因素,搪瓷水箱是在专用加厚钢板的表面进行搪瓷镀釉,可以承受较大范围的温度变化,一般零下60℃到450℃的温度变化均可承受,也可承受温度突变。从物理特性上,抗压、点绝缘,无污染;从化学特性上,耐酸、耐碱、耐高温、耐水蒸气,各种离子均难于渗透进入内层。如上文所述,搪瓷内胆在行业的发展趋势明显。

3、感温包

感温包控制着水箱的水温。感温包的作用是能感知温度的变化,然后反馈给主机控制中心。感温包的多少、灵敏性直接关系到热水能否得到稳定提供,能否实现节能效果。目前,市场上大部分水箱使用两个感温包,但也有部分厂家开始研发三个或者更多感温包的水箱。

三、影响热泵热水器水箱的换热因素

热泵热水器水箱的换热分为五部分:制冷剂与盘管换热、盘管导热、盘管与水箱的换热、水箱导热、水箱与水的换热。制冷剂、盘管、水箱与水相互之间的换热效果直接影响着热泵热水器的使用。总的来说,影响水箱换热的因素有以下方面:

1、水箱氧化,增加热阻;

2、焊缝的大小;

3、导热膏本身的导热性、饱满性;

4、水箱和盘管的材料;

5、盘管流路;

6、盘管的松紧;

7、感温探头的设置高度;

8、水箱高径比;

9、压缩腔的大小;

10、盘管的螺距;

11、管路连接及焊接

四、热泵热水器水箱盘管

对热水器水箱来说,盘管的直径、壁厚、螺距、长度等均与换热有关,所以盘管的材质和结构参数的选择,对水箱的换热性能有很大的影响。

1)铜盘管直径:

常用的盘管规格有φ9.52×0.5、φ9.52×0.4、φ8×0.4、φ7×0.4、φ6.35×0.4,盘管直径越大则流速越低,换热系数降低,管径过小,速度过大压力损失大,降低了传热温差,对于具体的产品要看规格大小确定管径、流路数;当然R410A相对R22管径小,因为相同压力差温度差值小,也就是说对压力损失没有R22敏感。盘管直径大相对会导致内容积大,制冷剂充注量也大。

2)铜盘管管长:

对于一定的制冷剂流量,盘管越长则压损越大,无形降低了冷凝温差,因此长度到一定时,需多分流路。

3)铜盘管的流路分布 :

单、双路分布,上下两路采用上长下短以及上疏下密(降低温度梯度)。由于水箱上部与下部存在温度差,所以换热有所差异,相同情况下上通道冷出会比下通道高出几度,为保持一致,按说上通道应长,增加面积弥补温差的不足。

4)微通道盘管:

微通道管带的宽度、孔数、孔径和流程分布等均对水箱换热有重要的影响,实际设计时要根据测试的结果加以调整。

五、热泵热水器水箱的主要参数

1、水箱厚度:

不锈钢水箱的材料厚度1.0~2.0mm,搪瓷水箱厚度1.8~2.5mm;

2、氧化层:

搪瓷水箱在搪瓷过程中因高温而氧化,经常发现氧化出现多层现象;其中一层就是搪瓷层。搪瓷对防腐蚀有着其它防腐技术的优越,但是对传热则有着不利影响,因此一次搪瓷的合格与否直接导致换热性能的好坏。

3、焊瘤:

焊瘤越高则对盘管影响越严重,一方面是导致盘管变形受损,另一方面造成盘管无法与水箱外表贴合,造成导热膏耗量增加、换热量降低;

4、水箱直径:

一定的热流密度下,内部流通截面及流通速度是一定的,当水箱直径不同时,换热充分与否有所差异。热流密度小,内部热流动截面小,速度低,影响换热效率,但是热流密度越大则换热温差越小,因此根据公式Q=KF△T,整体换热性能是好还是差,有待换热系数K与传热温差△T的比较结果;

5、压缩腔:

按新标准要求压缩腔容积占水箱容量的2%~10%,压缩腔容积越大,则泄水可能性越小,蒸发的水量越大,消耗的热量越大,无形地降低了制热能力。同时压缩腔的大小对水箱的寿命有一定影响,当压缩腔容积能满足加热过程的膨胀要求时,可以减小水箱的压力冲击。

6、发泡层:

发泡层的厚度与密度直接影响到热量损失;

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