对于风冷热泵机组,系统中通常都会有一个储液罐,这主要是用于制热时储存多余的制冷剂,通常而言,制冷的冷媒循环量比制热工况下要大,这里的冷媒循环量是质量流量。因此在制热模式下就需要将一部分冷媒存储在储液罐中。
为什么制热模式会比制冷模式需要的冷媒更少?这主要是由两个方面影响的。
1. 工况不一样,制冷工况相对而言系统的运行压比较小(压比=冷凝器压力/蒸发器压力),以风冷热泵为例子,制冷的国标工况为蒸发器为12/7℃的进/出水温度;环境温度为35℃;而制热工况就变成7/6(干球/湿球)的环境温度,40/45的出水;光从温差上就可以看出制热工况对压缩机更恶劣一些。我们知道压缩机就是一种泵,只不过根据转子结构可以分为涡旋、螺杆、离心等,但不管怎样,都有这样的工作特性:相同转速下,压比越大,容量越小;这其实也很容易理解,压缩机或者泵的做功能力在设计完成后就确定了,我们用W表示,W恒定的情况下,压比越大,显然流量只能变小。
因为制热的压比比制冷大,因此容积流量也就会降低;
2. 温度越低饱和蒸气密度越小
以R134a为例,饱和温度为15℃时,密度23.75kg/m3 ,而当饱和温度为5°时,密度 =17.13kg/m3;在相同容积流量下,低蒸发温度下的质量循环流量也会降低。对于风冷热泵,在制冷时,蒸发器为壳管式换热器,换热温差相对较小;蒸发温度一般在5℃左右;而在制热工况,此时通过四通阀流路的切换,此时蒸发器变为翅片式换热器,换热温差较大,标热工况下,蒸发温度一般在2°左右。如果是在低温制热,那么质量流量会降低更多,大家可以参考为什么风冷热泵采用R32而不用能效更高的R134a或R123?中低温下制冷量的衰减去思考。
综合上述两个因素,也就不难发现制热的冷媒循环量将低于制冷。另外,对于不同冷媒的密度随温度的变化曲线可以看出,不同的冷媒,其密度随着饱和温度的降低,其衰减程度也是不一样的,下图为我对比的R410a,R134a和R22等常用冷媒的密度-温度曲线。从这张图可以得到很多有趣的信息,例如低压工质为什么不适合做热泵,因为其温低压下密度衰减厉害;为什么要使用R32,为什么很多人觉得R22是高效的热泵冷媒,也是因为其密度衰减最小,这就可以用来低温制热,而且制冷量还没有多少衰减。