1 “Home-GMV”系统介绍

    “Home-GMV”的额定设计能力从8kW到15kW一共有5种型号。系统由一台室外机，若干台室内机和一个带电加热的承压式热泵水箱组成。如图1所示，室外机包括一个变容量涡旋压缩机、一个高压储液罐、一个气液分离器以及室外换热器等部件组成。冷媒系统通过流量转换器来控制循环流向，通过控制电子膨胀阀A，B的开度分别控制流经室外换热器和承压水箱制冷剂的流量。

    室外侧跟室内侧有两组制冷剂接口，分别是空调室内机接口和热泵水箱接口。水箱作为选配件，有壁挂和立柜两种形式，容积从80升到500升的范围内一共8种型号可选择。用户可根据实际的需求，来选择水箱形式和容积的大小。“Home-GMV”有5种运行模式，分别是制冷模式、制冷＋热水模式、制热模式、制热＋热水模式以及制热水模式。制热水又分为热泵加热和电加热两种方式。系统可以满足室外温度从-15℃到27℃区间内的制热需求以及室外温度从-5℃到48℃区间内的制冷需求，与此同时还可以高效地提供生活热水，出水温度最高可达75℃。

2 热泵和电加热相结合的复合型制热水模式

    “Hone-GMV”多联机曾在焓差实验室进行低温获取热水的实验。实验结果表明：

    1)系统运行稳定，室外温度在0℃以上均可以通过调节压缩机能力输出等措施，将热水加热到50℃。加热热水的热量绝大部分来自高温气态制冷剂的冷凝潜热，显热的帮助很小。如果要获取50℃～55℃的高温热水，需要延长加热时间。此时系统运行压力偏高（测试机采用R22作为工质，按照5℃的传热温差计算得到冷凝压力为24kgf，对应冷凝温度60℃）。长期运行压缩机可靠性受到置疑。而热泵热水系统在安全的许可范围内很难获取超过75℃以上的热水。

    2)室外温度在0℃以下，获取高温热水比较困难。首先是间断化霜影响制热水的效果，其次要获取55℃以上的高温热水，系统运行压比偏大（例如：当室外环境温度-7℃，压比超过6.0），而且制热效率很低，长期运行压缩机容易损坏。室外温度低于-7℃以下，系统高低压压比超过压缩机允许的上限，热泵热水机无法正常工作。

    为了确保产品运行可靠，“Home-GMV”采用热泵制热水跟电加热制热水相结合的工作方式。首先利用热泵制热系统将水箱内的冷水预热至45℃～50℃，然后通过电加热继续加热热水至到55℃或是更高的水温。通过这种复合加热的方法，充分利用热泵的高能效性能，同时保证机组的长期可靠运行，同时还解决了冬季同时制热和制热水的问题。表1是热泵、电加热以及热泵和电加热复合加热三种模式的技术对比。

    对于家庭用户来说，几乎每天都需要热水的供给。制热水的过程，特别是低温制热水的过程，会频繁的进行，保证压缩机的可靠性是关键。压缩机的制造厂商对于压缩机的设计是按照空调的使用工况来进行，这里所说到的压缩机是指采用CFC、HCFC或是HFC做为制冷剂的压缩机，采用CO2作为制冷剂的特型压缩机不在本文的讨论范围之内。因此压缩机厂家对于那些在超出空调使用工况的压缩机运行的可靠性并不作质量的承诺。

    采用热泵＋电加热的复合加热模式，将热泵制热水的使用范围限定在空调的使用范围内，很好地保障了压缩机运行的可靠性，而且也充分地利用了热泵高效的制热效率，比起单纯的电加热模式，这种方法更加节能。

3 “Home-GMV”系统可靠性分析

    “Home-GMV”使用COPELAND的数码涡旋压缩机，COPELAND对于压缩机的设计标准引用美国ARI（Air-conditioning and Refrigeration Institute）制定的标准，对压缩机运行压力和排气温度做出规定，如表2所示某型号数码涡旋压缩机可靠工作范围。

    热泵热水系统一般容易出现运行压力高，压比大的趋势。以下可靠性分析主要是针对运行高压和高低压压比。