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行业标准JB/T 《高温热泵用全封闭涡旋式制冷剂压缩机》要点解读

发表日期:2020/5/25 10:09:06 来源:《制冷与空调》 评论 总点击量:

1  制订背景

随着人类社会的进步和工业化进程的日益推进,热泵技术越来越多地出现在工商业高温甚至超高温应用领域,涉及烤烟、农产品及食品烘干、电镀、巴氏消毒、屠宰、玻璃清洗、印染等诸多行业,用于制取高温热水或热风。若上述这些应用场合仍使用燃煤、天然气、电等高耗能、高排放的传统烘干工艺和制热的模式,将造成极大的能源损耗和污染。采用高效节能的高温热泵技术替代传统工艺技术,能够节约大量能源、减少环境污染,同时提高生产效率。

当前,在涡旋式高温热泵应用场合,高温热泵的出水温度可达75 ℃,甚至超过85 ℃,高出常规热泵热水机(器)的使用温度条件。伴随热泵机组出水温度或出风温度的提升,冷凝温度的升高使得压缩机和热泵机组的运行压比和压差升高,使压缩机内部涡旋盘的强度性能以及如何应对高排气温度面临很大的挑战。在此背景下,国内外制冷剂压缩机制造商纷纷开展技术攻关,通过压缩机结构设计改进、涡旋型线与电机优化、集成喷液或喷气增焓等技术手段,在保证高温热泵蒸发温度应用范围的同时提升了冷凝温度上限,高温热泵专用的全封闭涡旋式制冷剂压缩机产品应运而生。图1所示为某品牌使用R134a作为制冷剂的高温热泵用涡旋式制冷剂压缩机产品运行域,其冷凝温度范围比常规热泵压缩机产品大。

图1  某高温热泵用涡旋式制冷剂压缩机运行域

我国GB/T 18429—2018《全封闭涡旋式制冷剂压缩机》规定的设计和使用条件不涵盖60 ℃以上的冷凝温度的应用,以ANSI/AHRI 540-2015 Performance rating of positive displacement refrigerant compressors and compressor units 和 BS EN 12900-2013 Refrigerant compressors-rating conditions, tolerances and presentation of manufacturer’s performance data 为代表的国外标准也没有相关规定,高温热泵用涡旋式压缩机产品标准尚处于空白,一定程度上影响了系统设备用压缩机产品的选型,制约了产品的产业化推广。

为了引领高温热泵用涡旋式制冷压缩机产品发展、满足产品性能客观评价的迫切要求,同时向市场提供技术先进、节能可靠的产品,工业和信息化部2016年度第二批行业标准制修订项目批复了本标准的立项工作,且将本标准列为重点标准项目(工信厅科[2016]110号文,项目名称:高温热泵用全封闭涡旋式制冷压缩机,计划编号:2016-0537T-JB)。

2  标准主要内容解析

2.1  名称及适用范围

“制冷剂压缩机”较“制冷压缩机”更能反映产品的技术属性,弥补了在高温热泵应用场合“制冷压缩机”说法的不足。经全国冷冻空调标准化技术委员会专家讨论形成意见,将本行业标准名称“高温热泵用全封闭涡旋式制冷压缩机”修改为“高温热泵用全封闭涡旋式制冷剂压缩机” 。

依据我国高温热泵用涡旋式压缩机产品运行域及使用制冷剂类型的全面调研,确定标准范围,严格定义了高温热泵用涡旋式制冷剂压缩机的适用边界:本标准适用于最高冷凝温度不低于70 ℃的压缩机、不适用于制冷剂为R744的压缩机。

2.2  基本参数

根据不同的热泵烘干等典型工艺应用要求,工商业及农产品应用的烤房需求温度多数位于60~80 ℃区间,显著高于常规热泵供暖温度;对应现有制冷剂压缩机冷凝温度实际运行情况,参考JB/T 12840—2016《空气源热泵高温热风、高温热水机组》规定的机组运行条件,提出“高冷凝温度型”和“超高冷凝温度型”2种高温热泵压缩机产品的设计和使用条件,如表1所示。

表1  高温热泵用涡旋式压缩机设计和使用条件


2.3  名义工况及性能允差

关于具体数据的确定,以与现行标准体系相统一为原则,尽可能保留与现行相关产品标准数值的一致性。除了排气饱和(冷凝)温度,其他工况参数均与国家标准GB/T 18429—2018规定的典型热泵工况参数值一致,如吸气饱和(蒸发)温度10 ℃,吸气温度20 ℃,过冷度10 K,配用经济器压缩机的补气膨胀前过冷度5 K等。对照标准确定的高冷凝温度型和超高冷凝温度型产品基本参数,以典型应用值定义对应的排气饱和(冷凝)温度工况参数,最终确定的名义工况见表2。

表2  高温热泵用涡旋式压缩机名义工况

参照GB/T 18429—2018关于高温型压缩机产品的规定,提出高冷凝温度型高温热泵用涡旋式制冷剂压缩机的性能允差要求;结合产品性能实测状况,对标传统中温型压缩机确定超高冷凝温度型产品的性能允差。高温热泵用涡旋式制冷剂压缩机的制热量、输入功率和制热性能系数的实测值与明示值的比值要求见表3。

表3  高温热泵用涡旋式制冷剂压缩机性能允差

2.4  技术要求与试验方法

高温热泵用涡旋式制冷剂压缩机产品的气密性、制冷(热)性能及性能系数、输入功率、容积流量、内部杂质含量、残余水分含量、噪声、振动、启动性能等试验项目技术要求及试验方法方面均与GB/T 18429—2018保持一致。

需要特别说明的是,在加速寿命试验项目方面,鉴于产品的实际运行高可靠性要求,提出对应不同应用场合实际需求,按照设计文件公布的压缩机吸气饱和(蒸发)温度和排气饱和(冷凝)温度进行试验工况的规定,选取最大压差、最高压缩比和最大负载3个工况条件连续运行开展试验;在启动耐久性试验项目方面,具体试验流程与常规涡旋式制冷剂压缩机相同。在试验条件确定方面,以15 ℃对应压力值为低压条件参数,以名义工况确定的冷凝温度为高压条件参数。上述2项较常规涡旋式制冷剂压缩机的差异性规定,目的在于保证不同类型制冷剂的产品在试验过程中不超出运行域(见表4)。

表4  高温热泵用涡旋式制冷剂压缩机启动耐久性试验


3  结束语

随着基于热泵技术的高温热水、热风机组的广泛推广,热泵设备已经进入高温应用领域,实现从商业用途向工业用途的扩展。作为热泵的核心动力部件,很多涡旋式制冷剂压缩机生产厂商发布了相关的高冷凝温度压缩机机型。与传统涡旋式压缩机相比,高温热泵用涡旋式制冷剂压缩机的运行范围大为扩展。

行业标准JB/T《高温用全封闭涡旋式制冷剂压缩机》关于具体参数及综合性能评价的规定,在延续现有产品标准评价体系的基础上,体现了最高冷凝温度高于70 ℃涡旋式压缩机产品性能评价的特殊性。与GB/T 18429—2018相比,本行业标准在适用范围、基本参数、名义工况及性能允差、加速寿命试验和启动耐久性试验规定等方面均体现出差异性。

本行业标准为指导和规范高温热泵用全封闭涡旋式制冷剂压缩机的设计、制造、选型、性能试验、产品验收提供了依据,有利于产品的基础性能及安全可靠性水平的保障。

本文选自《制冷与空调》2020年4月刊73-75页;作者:王晓光  王汝金  贾甲  王寿川  黄静  张欢  李光曼;未经许可,不得转载


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