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在生產(chǎn)和日常生活中，經(jīng)常需要溫度較高的熱水(如印染、屠宰、工業(yè)清洗等)，但是由于結(jié)構(gòu)等方面的限制，現(xiàn)有的市售熱泵熱水裝置的出水溫度一般不能超過60℃，在實驗的基礎(chǔ)上，對高溫熱泵的原理和工作狀態(tài)逐一分析，提出了新的熱泵結(jié)構(gòu)和設(shè)計要點。

現(xiàn)有熱泵熱水器，采用現(xiàn)行空調(diào)體系所應用的相應部件及設(shè)計原則，這些結(jié)構(gòu)限制了出水溫度，以R22為冷媒工質(zhì)的熱泵熱水器，理論上的出水溫度不宜超過55℃，各個廠家出于市場競爭的需要，紛紛將最高出水溫度標定到60℃，個別廠家甚至標注為65℃，客觀上造成了壓縮機經(jīng)常超負荷工作狀態(tài)，壓縮機電機繞組、排汽溫度和運行電流都處于超載狀態(tài)，潤滑油黏度系數(shù)大幅度降低，油膜不能很好地保護機械摩擦面，制冷劑和潤滑油甚至可能發(fā)生分解，大大降低了產(chǎn)品的可靠性及使用壽命。



高溫熱泵技術(shù)理論上采用單程套管式逆流換熱的冷凝換熱器，只要充分加大冷凝器的長度，是可以使采用R22工質(zhì)的熱泵裝置在它的臨界溫度(96℃)以下實現(xiàn)較高的高溫出水的，盡管成本比較大，但有些公司仍做了可貴的嘗試：他們使用5個串聯(lián)的小換熱器充當冷凝器，與水流方向相反運行，在最接近壓縮機排汽口的換熱器出口產(chǎn)生100℃的開水，這個裝置可以在一個有限的時間內(nèi)實現(xiàn)高溫熱水的生產(chǎn)，但是由于壓縮機工作條件過于惡劣，冷凝器結(jié)垢后使系統(tǒng)難以穩(wěn)定工作，因此最終未能在市場推行。

采用混合工質(zhì)，在同樣的出水溫度下，可以降低工質(zhì)的工作壓力，并降低由于排氣壓力過高造成的破壞，對制造高溫熱泵有一定的作用，但是整體式壓縮機的破壞很多是由于溫度過高造成的，因此，采用混合工質(zhì)對于幅度提高熱泵裝置的出水溫度的作用還是有限的。關(guān)于出水溫度提高導致熱泵系統(tǒng)工作狀態(tài)急劇惡化的原因，在后面的泡沫銅換熱器介紹中有詳細分析。

根據(jù)以上分析，在新的高溫熱泵熱水裝置中，放棄采用現(xiàn)有的整體式空調(diào)壓縮機，而采用汽車空調(diào)的壓縮機作為這個系統(tǒng)的壓縮裝置，同時按車用空調(diào)的工質(zhì)選用R134a為高溫熱泵的制冷劑，這種壓縮機的特點如下：汽車壓縮機和電動機是分離的，高溫的回汽和排汽不會對電機的繞組產(chǎn)生破壞;車載制冷系統(tǒng)的工質(zhì)為R134a，相對于R22，工作壓力較低，臨界溫度較高，在冷凝溫度為60℃時，R22的飽和壓力為2.42MPa，而同樣溫度下的R134a，其飽和壓力僅為1.68MPa，較低的工作壓力，有利于裝置的制造和系統(tǒng)的穩(wěn)定;R134a的臨界溫度為101.1℃，R22的臨界溫度為96℃，高的臨界溫度有利于制造更高溫度的熱水。它的物理特性，也符合更嚴格的環(huán)保要求。

車載壓縮機的施用環(huán)境溫度高達80℃，允許更高的回氣溫度，許用轉(zhuǎn)速范圍極大，為900~8000r/min，功率范圍寬廣，可以應付各種環(huán)境條件。通過調(diào)節(jié)皮帶的傳動化，選擇合適的排汽輸出。如果采用變頻電機，可大幅度調(diào)節(jié)輸出功率(調(diào)節(jié)范圍遠大于全封閉式變頻壓縮機);與太陽能集熱板直接結(jié)合，可不考慮回氣壓力過高時的過載問題，以獲得更高的效率。

實驗選用了車用渦旋式壓縮機，排汽量為19mL/r，配用電動機為4.2KW，三角皮帶傳動，額定轉(zhuǎn)速2900r/min，冷凝器、蒸發(fā)器等其他部件規(guī)格與“5匹”熱泵熱水器類似。冷凝器采用逆流套管式換熱器，管芯為高效肋化銅管，總長度為16M;蒸發(fā)器為普通風冷式換熱器，并行4路，迎風面積1.75㎡，風量9000m?/h，循環(huán)加熱，解決了高溫熱水難題。

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