一种制冷兼制热水系统的产品性能分析

一、 前言

利用空调废热制热水是近年热泵热水产品市场上宣传的一个热点。这种设备是空调技术和热泵热水器技术的集合，它往往不仅有热泵热水器吸收空气能源制热水的优点，在夏季，它利用空调排出的废热就可以获得热水，不需要另外增加能量，而且往往可以提高空调的制冷效果，是一种具有较好卖点的节能产品。

这种产品看是简单，但真正做好并不是一个简单的事。上海亿代实业有限公司在开发空调热水综合系统过程中曾经搭建了一种简单的空调热水综合系统，做了有关空调兼制热水的试验，得到了一些有价值的内容。现将其总结出来，与有兴趣的朋友们共享。

二、 系统介绍

小型风冷冷热水空调机组有两个换热器，一个是翅片管式换热器，一个是套管式换热器：在夏天制冷过程中套管换热器作为蒸发器，负责将热能排到制冷剂中，将低温水送到从室内末端，以冷却室内空气，翅片管换热器作为冷凝器，负责向室外环境中释放热能；在冬天制热过程中套管换热器作为冷凝器，负责释放制冷剂中热能，并通过末端放热以提高室内温度，风冷换热器作为蒸发器，负责从室外环境中吸收热能。四通阀是切换两个换热器不同功能的机构。压缩机是空调系统的心脏，负责驱动制冷剂不断的将热能从一个空间搬运到另一个空间，形成能量的提升与转移。风冷冷热水机组的具体结构见图一。

如果在上述系统中的四通阀前增加一个套管换热器，它就可以在必要的时候工作，吸收压缩机排出的高温气体的能量，及时将水加热，将空调改造成为具有制热水功能的设备。这样，如果原来系统中的制冷制热功能都有效，那么，一套热泵系统兼有制冷、制热和制热水复合功能，性价比很高。 三、 试验测试

上海亿代实业有限公司设计了一套简单检测该热泵系统不同功能状态下产品性能的试验内容，包括制冷兼制热水状态，单独制冷状态，单独制热水状态，单独制热状态等4个项目，基本包括了热泵系统的不同工作模式。

因为时间有限，试验有关的环境温度和水温都按照自由工况状态运行，所以测试数据也仅是该工况点的结果。测试结果如下表。

1、 制冷兼制热水模式的制冷温降为6℃，电功率为2424W，单独制冷模式的制冷温降为5.3℃，电功率为2888W，所以制冷兼制热水模式制冷能效比相应的单独制冷模式有较大提高。同时制冷兼制热水模式的制热水能力为9653W，而单独制热水的制热水能力为9944W，除以各自对应的电功率2424W和2662W，所以制冷兼制热水模式热水能效比（4.08）也比单独制热水的能效比（3.73）有一定提高。更为难得的是，制冷兼制热水模式是用一份电作了两份高效的工作，其制冷能效比和制热水能效比可以叠加在一起作为其综合能效比，这样的节能效果将非常可观。

2、 新的热泵系统在单独制热状态下无法稳定工作，开机运行后系统的高压压力和排气温度不断上升，直到超过系统运行极限，这表明新系统的热水换热器破坏了原有的热泵制热循环，所以对于需要风冷供热的热泵系统，不能通过简单的加装套管换热器的方式来形成空调热水综合系统。

3、 需要强调的是：本测试仅仅是定性分析热泵系统不同状态下工作的状况，空调测试对应的环境温度和水温不是国家标准工况条件，不具有证明其额定能力和额定能效比的依据。

五、 结论

本文通过对一种空调热水综合系统进行简单的性能测试与分析，给出了制冷兼制热水模式下的双高效节能的具体数据，有利于同行们在开发同类产品过程中借鉴。

本测试表明：在四通阀前添加套管换热器后，风冷热泵系统产生了一定的改变，其中最突出的问题是热泵单独供热的能力丧失了，所以对于需要冷热水的热泵系统而言，不能通过简单添加套管换热器来提供热水。上海亿代实业有限公司提出一种添加模式切换阀的空调热水综合系统解决方案，可以很好的解决上述问题。

本测试同时表明：添加新的套管换热器后，机组通过系统优化设计可以形成新的节能产品：在不影响单独制冷性能情况下制冷兼制热水模式可以大幅提高综合能效比，单独制热水模式为产品增加了四季节能供热水新性能，所以如果不需要供热功能，在冷水机组四通阀前匹配热泵热水换热器，可以形成一个简单的空调热水综合系统。