摘要：空氣源熱泵熱水器儲水箱主要由內(nèi)膽、外膽、換熱盤管、保溫材料等組成。 其中，換熱盤管在熱泵系統(tǒng)中起到冷凝器的作用。 高溫高壓的氣態(tài)制冷劑通過換熱盤管將熱量傳給水，溫度升高，從而產(chǎn)生熱水。 根據(jù)盤管結(jié)構(gòu)的不同，空氣源熱泵熱水器可分為內(nèi)置盤管熱泵熱水器和外置盤管熱泵熱水器。 本文詳細(xì)介紹了一種應(yīng)用于內(nèi)置盤管熱泵熱水器的不銹鋼水箱的技術(shù)。

介紹

儲水箱作為熱泵熱水器的主要部件，對熱水器的性能起著重要的作用。 主要體現(xiàn)在水箱（內(nèi)置冷凝器）的傳熱性能、保溫性能、熱水出水率、內(nèi)膽防腐性能等方面。 目前市場上的外卷式搪瓷水箱和滾塑水箱存在諸多質(zhì)量缺陷，如：外卷式傳熱效果差，搪瓷水箱漏水，熱脹冷縮易產(chǎn)生裂紋，必須使用陽極。 鎂棒起到保護(hù)作用，陽極鎂棒消耗后浸泡會影響水質(zhì)。 全國各地水質(zhì)的差異，導(dǎo)致鎂棒的監(jiān)測和售后服務(wù)難度大。

內(nèi)線圈與外線圈性能對比

1、換熱效率

換熱效率是換熱水箱的一個重要指標(biāo)，它影響著熱泵熱水器的性能系數(shù)和能效比（即COP值）。 目前，在熱泵熱水器的家電產(chǎn)品中，水箱換熱器主要采用盤管結(jié)構(gòu)。 卷材材質(zhì)主要有銅卷、鋁卷、不銹鋼卷三種； 從線圈結(jié)構(gòu)上分外置線圈和內(nèi)置線圈兩種。 其中，外置盤管熱泵熱水器不銹鋼盤管冷凝器廠家，由于盤管盤繞在內(nèi)膽的外壁上，當(dāng)水箱進(jìn)行熱交換時，盤管中的熱量必須通過內(nèi)膽壁傳遞給水，且多了一個導(dǎo)熱過程，傳熱效率低。 特別是搪瓷水箱，線圈中的熱量經(jīng)過內(nèi)膽壁和搪瓷層兩次傳導(dǎo)。 每個熱傳導(dǎo)都有熱阻，搪瓷層是非金屬材料，其傳熱系數(shù)遠(yuǎn)小于金屬材料。 搪瓷熱泵水箱帶盤管的傳熱效率遠(yuǎn)低于帶不銹鋼盤管的熱泵水箱。

在熱泵系統(tǒng)的設(shè)計中，冷凝器（盤管）的大小是根據(jù)壓縮機(jī)的匹配來選擇的。 冷凝器（盤管）面積過大，壓縮機(jī)潤滑油回流困難，會燒壞壓縮機(jī)； 冷凝器（盤管）面積過小，冷凝器溫度過高，壓縮機(jī)容易跳閘，縮短壓縮機(jī)使用壽命。 因此，外置盤管熱泵水箱要想達(dá)到與內(nèi)置盤管熱泵水箱相同的傳熱能力，即使增加盤管傳熱面積，也不可能達(dá)到傳熱效率和節(jié)能效果。內(nèi)置盤管熱泵水箱的效率比（COP值）。

銅線圈的外圈繞在內(nèi)膽上一般有三種方式，一種是傳統(tǒng)的圓管外圈，一種是D型外圈，還有一種是槽型外圈. 傳統(tǒng)圓管外盤管，水箱內(nèi)膽與盤管線面接觸，有效換熱面積很??； 對于D型外置盤管，水箱內(nèi)膽與盤管線面接觸，接觸面大于線面。 接觸良好，但有效換熱面積仍然較小，傳熱速度慢，能效比很低，且銅管因熱脹冷縮不斷變化，管與管之間的接觸緊密度外盤管和水箱內(nèi)膽用久了也會漲。 變化，傳熱效果逐年下降，D型管的兩個角部在長期的熱脹冷縮下受力不均，容易折斷； 對于溝槽外線圈，需要將膽囊壓成波浪形，將銅管盤繞在溝槽內(nèi)。 與D型管相比，接觸面積有所提高，但最大接觸面積僅為50%。 熱量總是通過水箱內(nèi)膽進(jìn)行交換，能效比還是差強(qiáng)人意。 而且，由于水箱內(nèi)膽需要壓槽工藝，使得內(nèi)膽變薄，壓槽工藝也會影響焊接接頭的質(zhì)量和水箱內(nèi)膽的壽命。 .

在生產(chǎn)過程中，銅卷外板內(nèi)槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求很高。 不僅要求線圈靠近水箱內(nèi)膽，還要注意線圈之間的距離。 如果管道之間的距離太小，冷凝管的利用效率低。 太大，冷凝傳熱面積不夠； 為了加強(qiáng)薄壁管與內(nèi)膽之間的傳熱，需要較高的盤管密度，導(dǎo)致冷凝器系統(tǒng)過長，內(nèi)部流阻較大，導(dǎo)致冷卻介質(zhì)在薄壁銅管內(nèi)流速低，換熱效果大打折扣； 而內(nèi)置盤管熱泵熱水器是將盤管（即冷凝管）直接置于水箱內(nèi)膽中，換熱管與水整體接觸，管壁充分參與熱交換，傳熱溫差小，冷凝側(cè)壓力相對較低，不會影響壓縮機(jī)的使用壽命。 管長相同的換熱管有效換熱面積大，換熱效率更好； 且盤管外管壁與水完全接觸，無論何種管型，傳熱效率都比較高； 從上式可以看出外盤管式的熱阻比內(nèi)置盤管式的熱阻大很多不銹鋼盤管冷凝器廠家，即外盤管式和內(nèi)置盤管式的換熱性能為比內(nèi)置線圈型差很多。 上式還表明，與內(nèi)置式相比，外置盤管式的熱阻多了內(nèi)膽的熱傳導(dǎo)熱阻，原來盤管外的對流熱阻變成了內(nèi)膽的對流熱阻內(nèi)膽，性能也有一定的下降。 如果是搪瓷水箱，在水箱內(nèi)膽上加了一層搪瓷層，而搪瓷層是非金屬的，熱阻較大，使熱泵水箱盤管的傳熱性能變差，整個系統(tǒng)的加熱時間會變長。

2、壓縮機(jī)使用壽命的影響

壓縮機(jī)在熱泵系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，直接影響到整個系統(tǒng)的COP值。 但由于自身因素，外置盤管熱泵水箱的傳熱效果并不好，盤管在水箱內(nèi)被保溫層包圍。 1、排氣溫度高、超負(fù)荷運(yùn)行，長此以往會嚴(yán)重縮短壓縮機(jī)的壽命。 大多數(shù)熱泵制造商解決這一現(xiàn)象的方法是減少壓縮機(jī)使用的制冷劑充注量。 這樣的解決方案，經(jīng)過研究分析，會導(dǎo)致參與熱泵系統(tǒng)循環(huán)的制冷劑不足。 因此，熱泵機(jī)組中的蒸發(fā)器吸收的熱量較少，整個系統(tǒng)的供暖時間就會變長。 對于壓縮機(jī)來說，制冷劑沖洗量少時，其流量也會降低，蒸發(fā)器的過熱度會使吸氣溫度升高，吸氣蒸汽比容增大； 隨著溫度升高，吸入蒸汽的比容會增加壓縮熱，從而導(dǎo)致排氣溫度升高，從而使壓縮機(jī)升溫，增加壓縮功能，增加功率消耗，這對系統(tǒng)的壽命是非常不利的。 ，同時也不利于節(jié)能，嚴(yán)重影響熱泵機(jī)組的COP值。

3、防腐性能

內(nèi)置式換熱器的換熱效果要好于外置式換熱器，這一點(diǎn)我們在上面已經(jīng)討論過了。 然而，市面上的熱泵水箱大多是外置式的。 是什么原因？ 經(jīng)過我們的調(diào)查分析得知，最主要的因素是廠家無法有效解決內(nèi)置線圈長期浸泡在水中造成的腐蝕現(xiàn)象，尤其是在水質(zhì)較差的地區(qū)，腐蝕現(xiàn)象很嚴(yán)重。 比如河南宜川等地的內(nèi)置盤管水箱，幾乎100%都會因盤管穿孔腐蝕導(dǎo)致整機(jī)報廢。 為了避免這個問題造成的損失，其廠家只能選擇生產(chǎn)外置盤管熱泵水箱。