熱泵熱水器技術(shù)的五大標(biāo)準(zhǔn)

1、熱泵熱水器技術(shù)的五大標(biāo)準(zhǔn)額定運(yùn)行的進(jìn)風(fēng)溫度GB/T23137-2008家用和類似用途熱泵熱水器將20c作為空氣源熱泵熱水器額定運(yùn)行的進(jìn)風(fēng)溫度。該溫度比國際電工委員會(huì)（IEC）推薦的進(jìn)風(fēng)溫度高5C,比日本制冷工業(yè)協(xié)會(huì)（JRA）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的進(jìn)風(fēng)溫度高4C。然而，這看似不大的差異卻影響深遠(yuǎn)。額定運(yùn)行條件下的運(yùn)行參數(shù)是產(chǎn)品性能的代表性指標(biāo)，出于市場競爭的考慮，制造企業(yè)在設(shè)計(jì)時(shí)都盡可能在額定運(yùn)行條件下維持較高的蒸發(fā)溫度，以提高制熱能力和效率。但是，現(xiàn)有空調(diào)壓縮機(jī)的冷凝溫度上限一般為65C,通常在熱水溫度達(dá)到55c時(shí)，冷凝溫度已經(jīng)接近該上限范圍。考慮到性能參數(shù)分布具有一定的離散性以及冷凝器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等因素

2、，熱泵制造企業(yè)很難采取類似在空調(diào)設(shè)計(jì)中保留溫度裕量的措施，來保證產(chǎn)品的可靠性。因此，熱泵熱水器制造企業(yè)采用了多種解決方案，如使用動(dòng)作溫度較高的壓力開關(guān)，使壓縮機(jī)在短期內(nèi)以高于上限值的冷凝溫度運(yùn)行；采取冷凝溫度上限較高的T3氣候類型壓縮機(jī)，允許冷凝溫度高達(dá)70c等。其中，最引人注目的是開發(fā)熱泵熱水器專用壓縮機(jī)。然而，由于空氣源熱泵的制熱能力受進(jìn)風(fēng)溫度影響較大，在住宅場所使用時(shí)，當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度較低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)熱水不夠用的情況。一般情況下，在進(jìn)風(fēng)溫度達(dá)到15c時(shí)，空氣源熱泵熱水器的制熱能力可以達(dá)到較高水平，不會(huì)出現(xiàn)熱水不夠用的情況。如果將15c作為額定運(yùn)行的進(jìn)風(fēng)溫度，熱泵熱水器的防超溫保護(hù)功能在進(jìn)風(fēng)溫度超

3、過15c時(shí)將發(fā)揮作用，通常的措施是減少蒸發(fā)器的空氣流量，降低蒸發(fā)溫度，從而降低系統(tǒng)熱負(fù)荷，這使冷凝溫度受到限制。這種措施對于防止系統(tǒng)超溫運(yùn)行是簡單有效的。因此，筆者認(rèn)為，對于熱泵熱水器而言，冷凝溫度上限為65c的常規(guī)空調(diào)壓縮機(jī)足以勝任熱泵系統(tǒng)要求。CO2為制冷劑的熱泵熱水器GB/T23137-2008的附錄A（資料性附錄）以CO2為制冷劑的熱泵熱水器的內(nèi)容基本源于JRA4050:2007家用熱泵熱水器。如果對熱泵制冷系統(tǒng)的壓力安全特性進(jìn)行比較，就會(huì)發(fā)現(xiàn)CO2為制冷劑的熱泵熱水器與常規(guī)使用碳氟類制冷劑的熱泵熱水器之間存在差異。前者采用跨臨界循環(huán)導(dǎo)致壓力安全特性與后者存在較大差異，而且前者的系統(tǒng)壓

4、力較高。目前，國內(nèi)尚未發(fā)布針對這類問題的適用標(biāo)準(zhǔn)。國際上，除了JRA標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)正式發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)有歐盟EN378系列標(biāo)準(zhǔn)2008版以及正在修訂的ISO5149系列標(biāo)準(zhǔn)。由于標(biāo)準(zhǔn)體系的差異，關(guān)于制冷系統(tǒng)的壓力安全要求，JRA標(biāo)準(zhǔn)與EN標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)存在一些差異，EN378和ISO5149屬于ISO/IEC體系,GB/T23137-2008引用的安全標(biāo)準(zhǔn)是GB4706.32-2004家用和類似用途電器的安全熱泵、空調(diào)器和除濕機(jī)的特殊要求，GB4706.32-2004關(guān)于壓力安全部分則引用了GB9237-2001制冷和制熱用機(jī)械制冷系統(tǒng)安全要求，而GB9237-2001等效采用ISO5149:1993

5、。換言之，按中國標(biāo)準(zhǔn)管理體系的做法，今后正式制定以CO2為制冷劑的熱泵熱水器的安全要求，將采用IEC/ISO體系中的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，在將要制定的標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于CO2跨臨界循環(huán)的壓力安全將有別于GB/T23137-2008的附錄A,而與即將發(fā)布的ISO5149系列標(biāo)準(zhǔn)以及已經(jīng)發(fā)布的EN378系列標(biāo)準(zhǔn)相同。在此背景下，GB/T23137-2008附錄A的相應(yīng)要求，既與本標(biāo)準(zhǔn)正文采用的GB4706.32安全標(biāo)準(zhǔn)體系不一致，也與將來制定的同類標(biāo)準(zhǔn)不一致。不難看出，GB/T23137-2008以附錄A作為資料性附錄是弊大于利的。R134a制冷劑的尷尬GB/T23137-2008規(guī)定的能效比指標(biāo)較高，使

6、用R134a制冷劑的系統(tǒng)通常難以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，使用R134a制冷劑的熱泵熱水器幾乎在國內(nèi)市場絕跡，但是，歐洲I北美洲以及澳大利亞的空氣源熱泵熱水器仍普遍采用R134a制冷劑。由于R22制冷劑在這些地區(qū)已經(jīng)停止使用，相對于其他常用制冷劑（如R407C、R410A和R417A）而言，R134a制冷劑在臭氧損耗潛值（ODP）和溫室效應(yīng)潛值（GWP）等方面具有優(yōu)勢。在高冷凝溫度下運(yùn)行時(shí)，R134a壓縮機(jī)的排氣溫度較低；在較高水溫下，R134a壓縮機(jī)仍然可以保持運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。R134a系統(tǒng)最明顯的缺點(diǎn)是熱力效率低于使用R407C、R410A、R417A的同類系統(tǒng)。此外，部分R134a系統(tǒng)使

7、用的高背壓活塞式壓縮機(jī)的工作范圍，明顯比現(xiàn)有滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)大，能夠更好地應(yīng)對較寬的運(yùn)行范圍要求，性能與一些新開發(fā)或正在開發(fā)的熱泵熱水器專用滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)大致相當(dāng)。綜上所述，R134a系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性不亞于采用R22、R407C、R410A、R417A的系統(tǒng)。商用熱泵熱水機(jī)的環(huán)境溫度范圍GB/T21326-2008規(guī)定的空氣源熱泵運(yùn)行蒸發(fā)側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度分為兩個(gè)范圍：普通型為043C,低溫型為-1038C。根據(jù)中國氣象數(shù)據(jù)，除青海、寧夏外，中國大陸地區(qū)所有省、自治區(qū)、直轄市都有一些地區(qū)的夏季極限氣溫超過38C,但是超過43c的地區(qū)很少，而冬季極限氣溫不低于0c的地區(qū)只有海南省。顯然，如果僅從技術(shù)規(guī)范

8、的數(shù)據(jù)來考慮，普通型產(chǎn)品的適用運(yùn)行范圍只有海南省，而低溫型產(chǎn)品的適用運(yùn)行范圍只有青海、寧夏地區(qū)，在冬季運(yùn)行條件下，青海和寧夏的室外氣溫均低于-10Co按照GB/T23137-2008的規(guī)定，一般情況下，熱泵允許使用環(huán)境溫度為-743C,中國各省市的多數(shù)運(yùn)行時(shí)間的室外溫度都符合此要求。因此，GB/T21326-2008對運(yùn)行溫度范圍的劃分方式是否適宜，需要認(rèn)真探討。另外，由于GB/T21326-2008也將20c作為空氣源熱泵熱水機(jī)額定運(yùn)行的進(jìn)風(fēng)溫度，該標(biāo)準(zhǔn)存在與GB/T23137-2008相同的問題。商用熱泵熱水機(jī)的環(huán)境溫度范圍GB/T21326-2008規(guī)定的空氣源熱泵運(yùn)行蒸發(fā)側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度分為

9、兩個(gè)范圍：普通型為043C,低溫型為-1038C。根據(jù)中國氣象數(shù)據(jù)，除青海、寧夏外，中國大陸地區(qū)所有省、自治區(qū)、直轄市都有一些地區(qū)的夏季極限氣溫超過38C,但是超過43c的地區(qū)很少，而冬季極限氣溫不低于0c的地區(qū)只有海南省。顯然，如果僅從技術(shù)規(guī)范的數(shù)據(jù)來考慮，普通型產(chǎn)品的適用運(yùn)行范圍只有海南省，而低溫型產(chǎn)品的適用運(yùn)行范圍只有青海、寧夏地區(qū)，在冬季運(yùn)行條件下，青海和寧夏的室外氣溫均低于-10Co按照GB/T23137-2008的規(guī)定，一般情況下，熱泵允許使用環(huán)境溫度為-743C,中國各省市的多數(shù)運(yùn)行時(shí)間的室外溫度都符合此要求。因此，GB/T21326-2008對運(yùn)行溫度范圍的劃分方式是否適宜，需

10、要認(rèn)真探討。另外，由于GB/T21326-2008也將20c作為空氣源熱泵熱水機(jī)額定運(yùn)行的進(jìn)風(fēng)溫度，該標(biāo)準(zhǔn)存在與GB/T23137-2008相同的問題。商用熱泵熱水機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的安全要求家用熱泵標(biāo)準(zhǔn)的安全要求比商用熱泵嚴(yán)格。目前，GB/T21362-2008商業(yè)或工業(yè)及類似用途的熱泵熱水機(jī)常常被一些制造企業(yè)視為與GB/T23137-2008等價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。存在這樣的理解是由于GB/T21362-2008在范圍”中明確表示，商用或工業(yè)用及類似用途以外用途的熱泵熱水機(jī)，可參照使用該標(biāo)準(zhǔn)。相比而言，GB/T21362-2008的安全要求較低。因此，如果沒有補(bǔ)充相應(yīng)要求，直接采用GB/T21362-2008生產(chǎn)

11、家用熱泵熱水器，產(chǎn)品安全性的某些指標(biāo)將不符合相關(guān)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)（如GB4706.32-2004）的規(guī)定，后果不言而喻。同時(shí)，GB/T21362-2008在安全要求方面引用了JB8654-1997容積式和離心式冷水（熱泵）機(jī)組安全要求，而JB8654-1997在制冷系統(tǒng)壓力安全方面主要參照美國ANSI/ASHRAE15-1992機(jī)械制冷安全規(guī)范。一般情況下，壓力安全管理通常包括安裝場所的分類、系統(tǒng)分類、制冷劑的選用、系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力確定、零部件強(qiáng)度要求、保護(hù)裝置配置和試驗(yàn)等。但是，JB8654-1997基本未對上述內(nèi)容做出明確規(guī)定，在引用標(biāo)準(zhǔn)和正文中均沒有提及ANSI/ASHRAE15，也沒有引用ANSI/ASHRAE15的主要內(nèi)容?？梢姡珿B/T21362-2008缺少關(guān)于壓力安全的要求。而壓力安全是制冷系統(tǒng)機(jī)械安全的核心，標(biāo)準(zhǔn)存在這樣的問題有些不可思議。作為現(xiàn)行的強(qiáng)制性安全標(biāo)準(zhǔn)，GB9237-2001制冷和供熱用機(jī)械制冷系統(tǒng)安全要求的適用范圍為，制冷劑在封閉的制冷回路里蒸發(fā)和冷凝的各種制冷系統(tǒng)。制冷回路包括熱泵和吸收系統(tǒng)，但不適用于用水或空氣作為制冷劑的系統(tǒng)。顯然，只要適當(dāng)引用G