隨著家用熱泵熱水器市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，以前采用“空調(diào)外機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”的模式會(huì)逐漸被打破。繼2009年上海日立首先推出“睿能4X-POWER”熱泵專用壓縮機(jī)并推廣以來，國(guó)內(nèi)多家壓縮機(jī)廠家紛紛投入熱泵專用壓縮機(jī)開發(fā)，以期為熱泵熱水器的健康發(fā)展提供核心保障。熱泵熱水器的運(yùn)行模式與空調(diào)存在很大差異，決定了熱泵專用壓縮機(jī)與空調(diào)壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)理念上存在差異。

無故障長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行

熱泵熱水器與空調(diào)相比，運(yùn)行時(shí)間方面存在很大差異，熱泵熱水器系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間要遠(yuǎn)高于空調(diào)。熱泵熱水器的運(yùn)行時(shí)間取決于以下因素：

空調(diào)在夏季使用頻率高，但熱水器卻是日用品，并且冬季運(yùn)行時(shí)間特別長(zhǎng)。冬季加熱一箱水的時(shí)間是夏季的數(shù)倍，因此需要確認(rèn)熱泵熱水器在冬季的運(yùn)行模式。根據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，熱泵熱水器有2/3的壽命是在冬季消耗的。

因?yàn)闊岜玫某鏊疁囟仍?5度以上，隨著使用的進(jìn)行，水箱溫度會(huì)下降，當(dāng)下降到45度左右時(shí)，壓縮機(jī)就需要啟動(dòng)運(yùn)行，因此壓縮機(jī)基本都是運(yùn)行在冷凝溫度較高的區(qū)域。冷凝溫度是影響壓縮機(jī)壽命的主要因素，在運(yùn)行相同時(shí)間的條件下，熱泵熱水器中壓縮機(jī)所受的綜合負(fù)荷要遠(yuǎn)高于空調(diào)中的壓縮機(jī)。

消費(fèi)者購買熱泵熱水器的主要?jiǎng)恿κ枪?jié)能、方便，消費(fèi)者會(huì)因此而多用水，這也增加了熱泵的工作時(shí)間。

如果熱泵熱水器用于采暖+生活熱水場(chǎng)合，可能會(huì)在整個(gè)采暖季節(jié)長(zhǎng)期運(yùn)行。

綜合以上各類因素，可知熱泵熱水器主機(jī)會(huì)向小型化發(fā)展，實(shí)際運(yùn)行時(shí)間會(huì)大幅度增加。要保證在熱泵熱水器生命周期里不發(fā)生故障，壓縮機(jī)需要能夠承受20000小時(shí)的實(shí)際運(yùn)行，因此，使用熱泵專用壓縮機(jī)是非常必要的。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)

在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，也要遵循熱泵運(yùn)行的規(guī)則，這樣才能真正發(fā)揮熱泵專用壓縮機(jī)的功能。具體要注意到以下幾方面：

節(jié)流裝置要保證寬范圍

無論是分體式還是放于室外的整體式熱泵熱水器，其蒸發(fā)溫度都非常寬。為了在寬范圍內(nèi)進(jìn)行有效節(jié)流，建議不要采用單根毛細(xì)管，而是采用膨脹閥或者多組毛細(xì)管，以應(yīng)對(duì)環(huán)境溫度的變化，保證在所有運(yùn)行條件下都有吸氣過熱度。同時(shí)也要避免液體直接進(jìn)入壓縮機(jī)，特別是冬季。

觀察液擊、浸入現(xiàn)象，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)

針對(duì)靜態(tài)加熱儲(chǔ)熱式熱泵熱水器，“冷媒遷移”是回避不了的問題：即壓縮機(jī)停止工作后，處于冷凝器處于高水溫環(huán)境中，壓縮機(jī)/蒸發(fā)器逐漸冷卻，溫差導(dǎo)致冷媒逐漸遷移至蒸發(fā)器和壓縮機(jī)。冷媒發(fā)生“聚集”，壓縮機(jī)再次啟動(dòng)時(shí)，聚集在蒸發(fā)器中的冷媒很可能直接進(jìn)入壓縮機(jī)。也就是說熱泵熱水器發(fā)生液擊的程度比空調(diào)要嚴(yán)重得多。這個(gè)現(xiàn)象已經(jīng)經(jīng)過多次試驗(yàn)得到驗(yàn)證。這也是熱泵專用壓縮機(jī)采用超大容量弧形儲(chǔ)液器設(shè)計(jì)的原因之一（緩解液擊、提升吸氣過熱度）。因此，在開發(fā)熱泵熱水器時(shí)，需要觀察液擊、浸入現(xiàn)象，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。比如阿里斯頓、格力等企業(yè)在開發(fā)熱泵熱水器是都進(jìn)行了詳細(xì)的觀察，確認(rèn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性，做得很專業(yè)。

注意壓縮機(jī)底部過熱度的問題

這一點(diǎn)是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)容易被忽略的地方，但卻是極端重要的。所謂壓縮機(jī)底部過熱度，其定義為：壓縮機(jī)底部溫度—冷凝溫度。如果該值為零或者小于零，此時(shí)壓縮機(jī)本體就成了一個(gè)“冷凝器”，冷媒會(huì)慢慢在壓縮機(jī)殼體內(nèi)冷凝成液體而沉積在壓縮機(jī)底部，被當(dāng)做“潤(rùn)滑油”泵到壓縮機(jī)泵體各滑動(dòng)面上。液態(tài)冷媒是沒有潤(rùn)滑功能的，其結(jié)果是壓縮機(jī)泵體摩擦對(duì)偶全面磨耗，發(fā)生“咬缸堵轉(zhuǎn)”只是個(gè)時(shí)間的問題。

壓縮機(jī)冬季運(yùn)行時(shí)，如果發(fā)生“吸氣帶液”，進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)部的液態(tài)冷媒會(huì)迅速降低壓縮機(jī)本體溫度，加上低的環(huán)境溫度，導(dǎo)致壓縮機(jī)底部溫度會(huì)降得比較低。而熱泵熱水器由于需要制取較高溫度的熱水，冷凝溫度比較高，就這很容易發(fā)生壓縮機(jī)底部溫度低于冷凝溫度的現(xiàn)象。系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)發(fā)生有吸氣帶液時(shí)，在制取55度熱水時(shí)，環(huán)境溫度在5度左右就會(huì)發(fā)生底部過熱度小于零的現(xiàn)象，環(huán)境溫度越低越嚴(yán)重。

普通空調(diào)壓縮機(jī)在有吸氣過熱度時(shí)容易“電機(jī)過熱”，特別是在高壓縮比運(yùn)行時(shí)。這恰是熱泵專用壓縮機(jī)需要解決的，在高壓縮比下，熱泵專用壓縮機(jī)仍可可靠運(yùn)行。

冷凝側(cè)換熱留出安全余量

不管是什么類型熱泵熱水器，長(zhǎng)期運(yùn)行后，其水側(cè)（冷凝側(cè)）的換熱效果都會(huì)下降（結(jié)垢、松動(dòng)、老化等），換熱溫差會(huì)增加。因此在設(shè)計(jì)當(dāng)初就考慮到將來其冷凝側(cè)換熱溫差可能會(huì)發(fā)生怎樣的變化，留出一定的安全余量，以保證壓縮機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行在安全范圍之內(nèi)。

保證高出水溫度及能效

相對(duì)空調(diào)壓縮機(jī)，熱泵專用壓縮機(jī)需要保證在制取較高水溫時(shí)的可靠性。但不是水溫可以無限提高。熱泵專用壓縮機(jī)有R417A和R134a冷媒兩種，下面以R134a冷媒為例進(jìn)行說明：

1、由于是低壓冷媒，R134a冷媒冷凝溫度可高達(dá)80度，按照換熱溫差5度計(jì)算，最高出水溫度可到75度。但也不是所有條件下都可以達(dá)到75度，針對(duì)不同的環(huán)境溫度，水溫需要控制：在低溫環(huán)境下，需要適當(dāng)降低冷凝溫度，當(dāng)室外溫度降低至-15度左右時(shí)，建議將冷凝溫度控制在不超過70度（水溫65度左右）。

2、低溫下遇到的問題是高壓縮比。熱泵專用壓縮機(jī)可以承受很高的壓縮比，最大壓比在10以上（建議在11~13范圍內(nèi)是安全的），而空調(diào)壓縮機(jī)最大壓比5~6。但是壓縮比不可無限提高，過高的壓比導(dǎo)致壓縮機(jī)內(nèi)部局部溫度可能過高，從而超過壓縮機(jī)極限而損害壓縮機(jī)。

3、建議對(duì)熱泵熱水器系統(tǒng)運(yùn)行模式進(jìn)行設(shè)置，在環(huán)境不太低（春秋夏季）時(shí)將最高水溫設(shè)高一點(diǎn)，低溫下水溫設(shè)得低一點(diǎn)。即使是65度，也比國(guó)標(biāo)規(guī)定的55度要高很多，完全可以滿足國(guó)標(biāo)和消費(fèi)者的需求。這樣既可以保證較高的出水溫度，能效較高，又可以保證整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠性。

北方寒冷地區(qū)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)方案

目前的熱泵專用壓縮機(jī)在提升制熱量和壓縮比方面已有大幅度改善，但在北方寒冷地區(qū)（零下20度環(huán)境溫度以下）的應(yīng)用尚不多，從技術(shù)上來說，寒冷地區(qū)采用CO2熱泵熱水器是最好的選擇。因?yàn)镃O2有著獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)：CO2是一種高壓冷媒，在環(huán)境溫度極低的條件下，制熱量衰減相對(duì)較小、仍可保持較高的能效；CO2系統(tǒng)是顯熱加熱水，壓縮比低，可以在低溫下安全可靠地制取70~90度的熱水。盡管上海日立等壓縮機(jī)廠家已經(jīng)完成CO2壓縮機(jī)的開發(fā)，國(guó)內(nèi)整體配套能力仍還有很長(zhǎng)的路要走。加上成本高昂、國(guó)內(nèi)水質(zhì)無法短時(shí)間內(nèi)解決，因此，CO2在短期內(nèi)尚無法取得大量應(yīng)用。但是，長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，CO2是寒冷地區(qū)的最終解決方案。