風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組的選型與工程設(shè)計

1、風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組的選 型與工程設(shè)計 * 風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組 是九十年代在我國開始應(yīng) 用的一種新型空調(diào)主機(jī)， 此類機(jī)組既可供冷又可供 熱，省卻了鍋爐房和冷卻 水系統(tǒng)，安裝靈活方便。 機(jī)組運(yùn)行采用微電腦控 制，可靠性較高。因此在 長江流域的許多空調(diào)工程 中得以廣泛采用。但由于 各地氣候條件不同，再加 上工程設(shè)計方面也缺少經(jīng) 驗(yàn)。因此在使用中也發(fā)現(xiàn) 了不少問題。本文作者根 據(jù)自己近年來的工程經(jīng)驗(yàn) 談幾點(diǎn)體會，以供廣大同 行參考。 在進(jìn)行一個工程的 設(shè)計過程中，如果當(dāng)?shù)貧?候環(huán)境允許，同時經(jīng)過技 術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后確定該 工程空調(diào)冷熱源采用風(fēng)冷 熱泵機(jī)組，那么設(shè)計人員 應(yīng)該著手對國內(nèi)外相關(guān)廠 家的產(chǎn)品

2、進(jìn)行分析比較， 為用戶選擇一款較為經(jīng)濟(jì) 合理的熱泵產(chǎn)品。選型的 主要內(nèi)容首先是機(jī)組的總 體性能分析，它包括熱泵 機(jī)組的制冷量、制熱量、 COP 值 、 噪 聲 、 外 形 尺 寸、運(yùn)行重量等參數(shù)。其 次，分析該類熱泵的內(nèi)部 配置，它包括壓縮機(jī)型 式、冷凝器結(jié)構(gòu)及布置、 熱力膨脹閥的配置、蒸發(fā) 器型式、能量調(diào)節(jié)方式、 融霜方式、安全保護(hù)及自 動控制工程等等。在進(jìn)行 上述分析比較后我們就可 以選擇一款較為理想的機(jī) 組，接下來的工作就是進(jìn) 行設(shè)備布置，這過程中我 們必須考慮設(shè)備之間的合 理間距，輔助熱源的配置 以及多臺熱泵整體運(yùn)行噪 聲對周圍環(huán)境的影響等。 下面就以上幾方面的問題 分別加以闡述。 風(fēng)

3、冷熱泵的性能分 析 風(fēng)冷熱泵的冷熱 量：這兩個參數(shù)是決定風(fēng) 冷熱泵正常使用的最關(guān)鍵 參數(shù)，它是指風(fēng)冷熱泵的 進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)出水溫度在 設(shè)計工況下時其所具備的 制冷量或制熱量。它可從 有關(guān)廠家提供的產(chǎn)品樣本 中查得。但目前在設(shè)計中 也發(fā)現(xiàn)這樣的情況，那就 是有的廠商所提供的樣本 參數(shù)并未經(jīng)過測試而是抄 自其它廠家的相關(guān)樣本。 這給設(shè)計人員的正確選型 帶來了一定困難。因此筆 者建議在有條件的情況下 設(shè)計人員可根據(jù)有關(guān)廠家 的風(fēng)冷熱泵所配置的壓縮 機(jī)型號，從壓縮機(jī)生產(chǎn)廠 家處獲得該壓縮機(jī)的變工 況性能曲線，根據(jù)熱泵的 設(shè)計工況查得該壓縮機(jī)在 熱泵設(shè)計工況下的制冷量 和制熱量，從而判斷該樣 本所提供參數(shù)

4、的真?zhèn)巍?風(fēng) 冷 熱 泵 的 COP 值：該值是確定風(fēng)冷熱泵 性能好壞的重要參數(shù)，其 值的高低直接影響到風(fēng)冷 熱泵使用中的耗電量，因 此，應(yīng)盡量選擇 COP 值高 的機(jī)組。目前我國國家標(biāo) 準(zhǔn)是 COP 值為 2.57，多數(shù) 進(jìn)口或合資品牌的 COP 在 3 左右，個別進(jìn)口品牌的 高效型機(jī)組其值可達(dá)到 3.8. 噪聲：噪聲也是衡 量一臺風(fēng)冷熱泵機(jī)組的重 要參數(shù)，它直接關(guān)系到熱 泵運(yùn)行時對周圍環(huán)境的影 響。國內(nèi)有關(guān)專家曾根據(jù) 工程實(shí)測對各類進(jìn)口熱泵 的噪聲劃分為三檔，第一 檔在 85dB 以上、第二檔 在7585dB之間、第三 檔在 75dB 以下。我們在 進(jìn)行工程設(shè)計選型中應(yīng)優(yōu) 先選擇噪聲在 8

5、0dB 以下 的機(jī)組。 外型尺寸：風(fēng)冷執(zhí) 泵機(jī)組大多布置在室外屋 頂，它在進(jìn)行設(shè)備布置時 對設(shè)備與周圍墻面的間 距、設(shè)備之間的間距都有 明確要求，因此我們在進(jìn) 行設(shè)備選型時必須考慮所 選設(shè)備尺寸是否符合設(shè)備 布置的尺寸要求。在性能 相同的前提下應(yīng)優(yōu)先選用 尺寸較小的機(jī)組，以減小 設(shè)備的占地面積。 運(yùn)行重量：由于風(fēng) 冷熱泵機(jī)組大多布置在屋 面，因此在選型時必須考 慮屋面的承重能力，必要 時應(yīng)與結(jié)構(gòu)專業(yè)協(xié)商，增 強(qiáng)屋面的承重能力。但在 設(shè)備選型時我們應(yīng)優(yōu)先選 擇運(yùn)行重量較輕的機(jī)組。 風(fēng)冷熱泵的系統(tǒng)分 所謂風(fēng)冷熱泵的系 統(tǒng)分析，就是在風(fēng)冷熱泵 的選型過程中除了比較各 自的制冷量、制熱量、 COP 值

6、 、 噪 聲 、 運(yùn) 行 重 量、外形尺寸等參數(shù)外， 還要對其各自的壓縮機(jī)型 式、冷凝器型式及布置、 熱力膨脹閥的配置、蒸發(fā) 器型式、除霜方式、能量 調(diào)節(jié)方式以及熱泵系統(tǒng)的 自控和安全保護(hù)等等加以 分析，比較其各自在系統(tǒng) 配置方面的優(yōu)缺點(diǎn)。壓縮 機(jī)的型式： 目前用于風(fēng)冷熱泵 的壓縮機(jī)型式主要有活塞 式、渦旋式、螺桿式三種 型式。根據(jù)熱泵工作的特 點(diǎn)是運(yùn)行時間長、壓縮比 大等情況，筆者認(rèn)為渦旋 式和螺桿式壓縮機(jī)將成為 熱泵壓縮機(jī)的主流。其理 由是： 1、渦旋式和螺桿式 壓縮機(jī)較活塞式壓縮機(jī)具 有傳動件少，從而使壓縮 機(jī)的磨擦損耗相應(yīng)減少， 整機(jī)的效率相應(yīng)提高。 2、由于熱泵機(jī)組的 壓縮比較大，因

7、此對于活 塞式壓縮機(jī)在相同的余隙 容積下其容積效率下降， 從而造成整機(jī)效率的下 降。而渦旋式和螺桿式壓 縮機(jī)不存在這方面的問 題。 3、用于風(fēng)冷熱泵的 壓縮機(jī)其工作環(huán)境較其它 在普通空調(diào)工況下工作的 壓縮機(jī)要惡劣，每的運(yùn)行 時間也較長，工況變化范 圍也較大，因此對壓縮機(jī) 的可靠性要求就較高。渦 旋式和螺桿式壓縮機(jī)具有 零部件少，結(jié)構(gòu)緊湊的特 點(diǎn)，所以尤其適用于熱泵 機(jī)組 4、目前所采用的風(fēng) 冷熱泵機(jī)組一般都采用熱 氣除霜的方法來排除冬季 供熱工況下空氣側(cè)換熱器 上積聚的霜。在除霜開始 和結(jié)束時，系統(tǒng)要進(jìn)行反 向運(yùn)行，在原冷凝一方盤 管中所積聚的液體制冷劑 由于其中壓力突然降低為 吸汽壓力而大量

8、涌向壓縮 機(jī)，造成壓縮機(jī)的濕沖 程，這對于渦旋式和螺桿 式壓縮機(jī)而言并沒有什么 大問題，而這對于活塞式 壓縮機(jī)來講極易造成氣閥 和連桿的損壞。 5、另外就熱泵壓縮 機(jī)本身而言渦旋式和半封 閉螺桿式比活塞式的噪聲 要低 冷凝器的型式與布 置 冷凝器所用翅片型 式目前主要有開窗片和波 紋片兩種，開窗片換熱效 率較高，因此前兩年生產(chǎn) 的熱泵機(jī)組中經(jīng)常得以采 用。但由于我國城市大氣 質(zhì)量較差，而這類翅片極 易積灰，且較難清理，使 用時間一長，換熱效果大 大下降。所以當(dāng)前熱泵用 冷凝器多采用波紋片配內(nèi) 螺紋銅管，其具有換熱效 率較高，不易積灰，風(fēng)阻 小等特點(diǎn)。 冷凝器的翅片間距 也很講究，作為冷凝器使

9、用時以肋化比高、傳熱系 統(tǒng)數(shù)大為好，故希望片距 小些較好。但當(dāng)其作為蒸 發(fā)器使用時，翅片一結(jié) 霜，使用時的換熱效果就 會大大降低，因此希望片 距大一些；一般片距以 3mm 為宜。 冷凝器的布置型式 同其換熱效果和外形尺寸 為蒸發(fā)器使用時，翅片一 結(jié)霜，使用時的換熱效果 就會大大降低，因此希望 片距大一些；一般片距以 3mm 為宜。 冷凝器的布置型式 同其換熱效果和外形尺寸 有著直接的關(guān)系。通常熱 泵的冷凝盤管布置成直型 盤管、 V 型盤管、 W 型盤 管三種型式。但 V 型盤管 間的較大空間內(nèi)除了軸流 風(fēng)機(jī)外并無其它零部件， 空間利用率低。直型盤管 間雖然集中布置了壓縮 機(jī)、四通閥、蒸發(fā)器等系 統(tǒng)有關(guān)零部件，但由于盤 管高度較高，迎風(fēng)面速不 均勻，冷凝器換熱效率較 低，且氣流組織不理想， 空氣阻力較大。