1月15日-17日，HAPE2024熱泵與空調配件配套采購節盛大召開(kāi)。期間舉辦了“熱泵產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展論壇”，威樂(lè )中國高級技術(shù)工程師饒灝儒進(jìn)行了《高效水泵解決方案助力熱泵行業(yè)綠色發(fā)展》主題分享。
威樂(lè )中國高級技術(shù)工程師饒灝儒
以下為演講實(shí)錄
各位熱泵行業(yè)同仁，大家好，今天我跟大家分享的主題是《威樂(lè )高效水泵解決方案助力熱泵行業(yè)綠色發(fā)展》。
先來(lái)看一下中國熱泵市場(chǎng)的一些發(fā)展數據，右圖是2020年-2023年空氣源熱泵戶(hù)式零售市場(chǎng)增長(cháng)率對比?？梢钥闯?，天氟地水從12.6億元增長(cháng)到了31.2億元，戶(hù)式水機從23.1億元增長(cháng)到了56.2億元，兩者的年復合增長(cháng)率都在30%以上。左圖是2023年上半年空氣源熱泵細分市場(chǎng)規模，戶(hù)式水機的增長(cháng)率是56.3%，遙遙領(lǐng)先于家用熱水、商用熱水和工程采暖的增速。
接下來(lái)是國內熱泵兩聯(lián)供機組的主要形式，左圖是天水地水的全水系統，風(fēng)機盤(pán)管和地暖共用一臺水泵，水阻大，要求水泵的揚程也相對較高。右圖是天氟地水，水泵只在換熱模塊里做地暖的水循環(huán)，水阻小，對水泵的揚程需求也比較低。雖然兩者在水泵揚程需求上有一些差別，但是兩者普及所面臨的挑戰是比較一致的。
我們再來(lái)看熱泵兩聯(lián)供機組都面臨了哪些挑戰？首先是我國南北氣候跨度大，南方地區夏季溫度高，在機組的密閉箱體里面可以達到60℃-70℃；北方地區冬季溫度低，最冷可以達到-30℃以下，需要添加防凍液防止水在系統里凍結，由于市場(chǎng)上的防凍液品牌較多，品質(zhì)差別大，因此對水泵的耐受能力要求也很高。
其次還有機組規格緊湊的要求，國標要求民用建筑突出的空調外機位深度要小于600毫米，因此空調主機會(huì )越做越薄，一般會(huì )要求小于400毫米，這也同時(shí)要求內置水泵尺寸要足夠小。還有水質(zhì)導致的卡泵問(wèn)題，尤其是屏蔽泵，卡泵問(wèn)題會(huì )比較明顯；另外還有新型冷媒防爆需求，R32和R290冷媒，對水泵的防爆要求會(huì )越來(lái)越高。
威樂(lè )會(huì )有哪些產(chǎn)品來(lái)應對這些挑戰？威樂(lè )Wilo-Para和Wilo-Para MAXO系列水泵，兩者結合揚程可以從4米到11米，最大流量11m3/h，基本上可以滿(mǎn)足家用熱泵20kW以下的水泵需求?？刂颇Ｊ椒矫婵梢赃x擇手動(dòng)控制版本，也可選擇外部信號控制版本。水泵可以和主機有更多的數據互通，流量揚程的調節也可以更加精細，能實(shí)時(shí)獲取水泵的運行狀態(tài)和故障信息。
另外我們看一下定速水泵和變頻水泵在相同的系統里，有哪些不同的表現。在末端的熱量/冷量需求下降時(shí)，末端閥門(mén)會(huì )進(jìn)行關(guān)閉，系統流量減少，水阻減小，理想狀態(tài)下是水泵的流量、揚程和功率都降低，但是對定速水泵來(lái)說(shuō)工作點(diǎn)只是從Q1變成了Q2，流量減小但是揚程增加，因為功率變化不大，所以水泵的噪音并沒(méi)有明顯減少，也會(huì )產(chǎn)生不必要的能源浪費。
假設我們將定頻水泵換為變頻水泵，水泵可以根據水路系統實(shí)際分布情況選擇不同的模式，比如定壓差或變壓差模式，水泵會(huì )一直都處于最合適的運行狀態(tài)，可以達到最大的節能效果，這就是變頻水泵的運行模式節能。
Wilo-Para MAXO系列高效泵節能的另一個(gè)因素是采用了永磁同步電機，轉子采用永磁體，沒(méi)有轉差率，同時(shí)永磁同步電機的效率相對更高，運行范圍更加寬廣，部分負荷下對比異步電動(dòng)機會(huì )有更好的節能效果。
下面是威樂(lè )高效水泵的實(shí)測案例，是一個(gè)比較典型的住宅項目，面積是102㎡，選用了一臺14.5kW的兩聯(lián)供機組，水泵形式是一次泵，前期原裝水泵定頻運行（550W），后期更換為威樂(lè )變頻泵（最大功率140W）。
實(shí)測結果顯示，原裝水泵運行能耗占比高，平均占比達到了驚人的21.7%，更換成變頻水泵占比降到了6.9%。更換水泵的投資回報期約9個(gè)月。其節能效果巨大的原因一是原裝水泵的保險系數比較大，為了覆蓋更多的戶(hù)型選型過(guò)大、功率高。二是變頻水泵在低流量時(shí)可以變速控制，配置的永磁同步電機，確保在部分負荷下效率更高。
如果水泵能跟主機聯(lián)動(dòng)控制，在部分負荷下水泵能耗可以得到進(jìn)一步的降低。左圖就是IPWM控制方式，主板可以通過(guò)占空比來(lái)控制水泵的轉速，水泵也可以把流量和轉速反饋給主機。需要反饋更多信息也可以采用右側這種LIN總線(xiàn)通信方式，可以將更多的水泵信息如轉速、功率、失效模式、電流等反饋給主機，主機可以通過(guò)這些信息對整個(gè)系統進(jìn)行更加精確的控制。
水系統在整個(gè)熱泵系統里的應用條件是相對比較惡劣的，因為水里含有各種雜質(zhì)，北方區域水質(zhì)相對較硬，且冬季水里還會(huì )補充添加劑，加上一些系統的密閉性不是特別好，就會(huì )造成氧氣侵入，導致水泵的卡轉。威樂(lè )Wilo-Para MAXO系列水泵具有卓越的防卡轉功能，當發(fā)現水泵的轉子被卡住時(shí)，會(huì )在30分鐘內啟動(dòng)340次，通過(guò)加大扭距的方式來(lái)轉通水泵。
考慮到水泵在終端現場(chǎng)的各種工況，威樂(lè )對水泵做了很多非常嚴苛的測試，比如可靠性測試，包括幾十萬(wàn)次的水錘循環(huán)、壓力循環(huán)、熱沖擊；電氣性能方面驗證了PCB（軟件和硬件）、水泵與CCU的兼容性；應用測試方面驗證了應用系統內的泵集成。經(jīng)過(guò)各種測試以后，威樂(lè )才會(huì )把品質(zhì)過(guò)硬的水泵產(chǎn)品推向市場(chǎng)。
未來(lái)冷媒的發(fā)展方向大家也都比較清楚，臭氧消耗潛值（ODP）和全球變暖潛值（GWP）較低的冷媒一定是未來(lái)的發(fā)展方向，歐洲市場(chǎng)已經(jīng)轉向R290冷媒，但R290作為易燃性更強的冷媒給熱泵也帶來(lái)了新的挑戰。
威樂(lè ) Wilo-Para和Wilo-Para MAXO R系列產(chǎn)品可以很好的應用在R290的使用環(huán)境中。在變頻水泵的PCB板上有很多電子元器件，如果出現火花，將會(huì )對泄漏的可燃性冷媒產(chǎn)生潛在的爆炸風(fēng)險，Wilo-Para和Wilo-Para MAXO R產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)了IEC 60335-2-40的評估，通過(guò)對電子元器件封裝保護以避免潛在風(fēng)險的發(fā)生。
另外，對于上述識別出的挑戰威樂(lè )也給出了合適的解決方案，如針對南北氣候跨度大，威樂(lè )做了相應的測試，Wilo-Para和Wilo-Para MAXO水泵可以在環(huán)境溫度-30℃到70℃的范圍內運行，兼容最高50%的乙二醇；噪音方面實(shí)測只有40分貝以下，即便安裝在室內的換熱模塊也可以滿(mǎn)足很好的舒適性；針對水質(zhì)差的問(wèn)題威樂(lè )水泵有防卡轉功能；針對新型環(huán)保冷媒，威樂(lè )有對應的Wilo-Para和Wilo-Para MAXO R產(chǎn)品可以應對。
除產(chǎn)品以外威樂(lè )還可以為客戶(hù)提供很多附加價(jià)值，威樂(lè )OEM業(yè)務(wù)板塊已經(jīng)成為威樂(lè )集團全球戰略業(yè)務(wù)單元，專(zhuān)業(yè)的應用專(zhuān)家團隊可在產(chǎn)品全開(kāi)發(fā)流程中提供各種技術(shù)支持。比如水泵相關(guān)性的測試、與客戶(hù)的聯(lián)合測試等。此外，威樂(lè )還可以提供日常的業(yè)務(wù)支持，包括培訓、樣機和市場(chǎng)信息分享等。
通過(guò)提供的應用于熱泵系統的水泵解決方案加深了威樂(lè )和全球眾多知名冷暖主機廠(chǎng)商的合作。
作為全球領(lǐng)先的優(yōu)質(zhì)水泵及水泵系統供應商，我們的產(chǎn)品和解決方案廣泛應用于建筑服務(wù)、水務(wù)管理和工業(yè)領(lǐng)域中。威樂(lè )，讓每一滴水更有價(jià)值！
