2021-04-23

地源热泵三联供主机与两联供主机的技术比较

现在的地源热泵主机技术有三合一（三联供）,和二合一（二联供）两种类型的主机，那么到底哪种类型的主机好呢？如果单看表面，三合一（三联供）机组能够提供制热、制冷、热水，集三样舒适环境最主要的需求于一身而二合一机组只能提供制冷和制热，似乎三合一机（三联供）器更胜一筹；那么事实是否真的如此呢？

其实，三合一（三联供）的地源热泵主机和二合一（两联供）的地源热泵主机目前共同存在于地源热泵舒适环境系统这个大市场上，两种机型并存是有它的合理性的，象德国哲学家黑格尔所说的“存在即合理”；其中一款机型如果只有优点没有缺点，那么这款机型早就全面取代另一款机型一统江湖了；两款机型能够并存多年各占一部分市场份额，那是因为它们各自有各自的优缺点，谁也不能全面取代对方而成为市场的唯一宠儿；那么两种机型共存的合理性是什么呢？各自有些什么样的优点和缺点呢？下面就这个问题，我们来做下分析和比较：

三位一体机（三联供）的优点：a.比二位一体机（二联供）技术更先进更节能；三位一体机（三联供）是在两位一体机（二联供）的基础上开发出来的，技术上更先进；目前特灵、约克采用双冷凝器多氟路的循环设计，麦克维尔则使用双四通阀加双电子膨胀阀循环的设计理念，更精准实现空调地暖热水的稳定使用。机组具备了全热回收的功能，什么是全热回收呢？简单来讲就是开空调时可以获得免费的生活热水！从牛顿的基础物理学里我们知道能量是守恒的和不灭的，能量不会凭空消失，那么夏季制冷时房间里的热量去了哪里呢？三位一体机（三联供）将房间里能量（热量）转化到了生活热水里面，这就是三位一体机（三联供）的全热回收功能，也是它更节能的原因之一；b.三位一体机（三联供）更环保；三位一体机（三联供）由于集成了生活热水功能，而生活热水的温度要求一般在50℃以上；这就对冷媒产生了一定的要求，普通的非环保冷媒R22(氟利昂)是达不到这样的工况要求的，在热水温度接近50℃时就会由于膨胀过度产生高压致使地源热泵主机报警停机；所以三位一体机（三联供）的冷媒必须是R410A、R407C、R134A等环保冷媒，这些冷媒可以在更高的温度下正常工作，可以满足三位一体机（三联供）的生活热水的工况要求；c.运行工况和方式也决定了三位一体机（三联供）更节能；三合一机器（三联供）运行热水功能时，地源侧都是在地下土壤的温度（15℃）工况，同时采用热泵的方式利用逆诺卡的原理从地下高效提取热量放入生活热水中；这个方式制取生活热水的效率极高；能效比值可达到4.5左右；而二合一机器没有生活热水功能，生活热水需求要靠燃气热水器等其它热源来提供，燃气热水器是靠燃烧来供热，每大卡燃烧值的天然气燃烧后只有0.7-0.8大卡的热量能被生活热水吸收，如果转化为cop值的概念的话，其能效比值只有0.7-0.8;由此巨大的能效比值差距决定了地源热泵三位一体（三联供）在制备生活热水，尤其是在寒冷季制备生活热水时具有非常好的节能性能；d.三位一体机（三联供）还有个明显的优点是有利于地源热泵地下换热器的均衡，我国华东、华南、华中等广大地区都处于亚热带地区，从暖通专业的角度来看，这个区域的建筑物在一年四季的冷热需求是不均衡的，基本是冷需求大于热需求10%-30%；这就会造成地源热泵地下换热器的热堆积问题，所谓热堆积是指当建筑物冷负荷大热负荷小时，制冷时产生的废热会多于制热时产生的废冷，如果地源热泵地下换热器长时间处于这样的运行状态下，同时又没有足够的地下水流动来为地下换热器达到冷热均衡，那么地源热泵地下换热器的温度场就会朝着一个单一的方向发展，从而使地下换热器温度越来越高最后地源热泵系统制冷效率下降甚至频繁在制冷季中宕机；三位一体机（三联供）的生活热水功能正是解决冷热需求不平衡，冷需求大于热需求问题的最佳方案，通过制备生活热水，减少向地下换热器输出的热量甚至直接从地下换热器中抽取热量减少地下换热器的热蓄积；

三位一体机（三联供）的缺点：a.系统组成较复杂，理论维修率高于二位一体机（二联供）；三位一体机（三联供）是在两位一体机（二联供）的基础上开发出来的，它采用双冷凝器多氟路循环的设计理念，这样的设计决定了整个系统关键部件多，切换频繁，尤其是氟路循环中的四通阀切换会比二合一（二联供）频繁许多；系统部件多，切换频率高必然会造成理论维修率高的问题；当然，随着这些年技术的进步和产品的发展，关键部件的质量越来越可靠，维修率也维持在较低的水平；尤其是一些国际一线品牌对三合一（三联供）技术的认可和加入，使得三合一（三联供）机器的质量越来越稳定，维修率高于二合一（二联供）的问题正在逐步得到解决；b.由于生活热水加热功能导致热交换器蚀穿的概率增加；由于我国各地的水质不一问题，在某些区域，城市自来水是呈弱酸或弱碱性的，在加热后对金属材质的机组换热器会产生一定的腐蚀作用；（当然这个问题可以通过加装水处理装置对自来水进行软化和中性化处理的方法加以解决）

二位一体机（二联供）的优点：a.系统简单，技术成熟，运行可靠；b.无生活热水功能不会有蚀穿换热器的危险；

二位一体机（二联供）的缺点：a.节能性不如三位一体机（三联供）具体原因见前面章节的论述；b.环保性能不如三位一体机（三联供），由于技术需求低，无高温热水工况的需求，故可采用普通的非环保冷媒R22(氟利昂)；c. 由于没有生活热水来均衡冷热负荷不平均的问题，故不利于地源热泵地下换热器的均衡；

综上所述，地源热泵三功能（三联供）技术和二功能（二联供）技术，各有优缺点；没有谁有绝对的优势可以完全淘汰另一种产品；但笔者认为，从发展的角度来看，三功能（三联供）代表着未来地源热泵技术的主趋势，随着部件质量的进一步完善和相关问题的解决方案逐渐完善，必然会越来越多的取代两位一体机（二联供）的市场；

针对目前的市场和机组的实际应用情况，用户在选择是采用三位一体机（三联供）还是两位一体机（二联供）的问题上，笔者推荐可做如下考量：当主机容量大于50kw的输出功率时，可将主机部分分解成两台；一台用三位一体机（三联供），另一台用二位一体机（二联供）；这样，两台主机可互为备份当三位一体机（三联供）出现问题的时候可由二位一体机（二联供）来提供制冷和采暖的备份输出，而正常情况下多用三功能机（三联供）以达到节能和均衡地下换热器的作用；当然，如果主机容量小于50kw的输出功率时，是采用一台三位一体机（三联供）还是一台二位一体机（二联供）那就要看各人的考量了，如果是比较在意稳定性的可考虑采用二位一体机（二联供）如果是比较在意技术的先进性、环保、节能和地下换热器的均衡的则可考虑采用三位一体机（三联供）。