熱泵課件第三章

1、1第三章 空氣源熱泵n熱泵式空調(diào)器熱泵式空調(diào)器 n適用于寒冷地區(qū)的柜式熱泵機(jī)組適用于寒冷地區(qū)的柜式熱泵機(jī)組nVRVVRV熱泵空調(diào)系統(tǒng)熱泵空調(diào)系統(tǒng)n空氣源熱泵冷熱水機(jī)組空氣源熱泵冷熱水機(jī)組 n空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn) n空氣源熱泵設(shè)計使用與創(chuàng)新空氣源熱泵設(shè)計使用與創(chuàng)新 2 熱泵式空調(diào)器熱泵式空調(diào)器窗式熱泵式窗式熱泵式空調(diào)器空調(diào)器3分體式熱泵空調(diào)器4分體式熱泵空調(diào)器室內(nèi)機(jī)類型及注意事項n室內(nèi)機(jī)形式：室內(nèi)機(jī)形式： 掛壁式、立柜式、天花板式等掛壁式、立柜式、天花板式等 n注意事項：注意事項： 室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)之間的距離不大于室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)之間的距離不大于5 5m m為好，為好

2、，最長不超過最長不超過1010米；米；室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)之間的高差最多不超過室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)之間的高差最多不超過5 5m;m;5一拖二或三式熱泵空調(diào)器6窗式熱泵式空調(diào)器排風(fēng)系統(tǒng)示意圖存在問題？7ASHRAE ASHRAE Standard 62-2001nMinimum rates of outdoor air ventilation have been specified in building codes and IAQ standards. This ASHRAE Standard recommends that the outdoor air requirement for living a

3、reas (including the bedroom) is 0.35 air changes per hour (ACH) but not less than 7.5 l/s per person in residential buildings 8Question?nCan outdoor ventilation rates in residential buildings employing RACs comply with the ASHRAE standard? nWhat is the outdoor airflow rate entering indoors because o

4、f the ventilation provision available in a WRAC and is it adequate for an acceptable IAQ? nTo what extent could a WRAC provide a better IAQ than an SRAC because of better-controlled ventilation? 9Schematics of the laboratory experimental setup10The results of laboratory experiments on outdoor ventil

5、ation rates 11Comparison of outdoor ventilation rates using a WRAC and a SRAC ？nAOQPCQ)(12改進(jìn)的窗式熱泵空調(diào)器13室外換熱器的存在問題：TTTfefedew0TTTf ef ed e w0結(jié)露結(jié)霜14結(jié)霜的氣象條件相對濕度干球溫度15結(jié)霜速率和氣象參數(shù)的關(guān)系16結(jié)霜工況下的傳熱系數(shù)ffeaffTk34085002891100 45524.()Kkffffi1110 0翅片干表面?zhèn)鳠嵯党崞杀砻鎮(zhèn)鳠嵯禂?shù)，數(shù)，W/m2； 霜表面析濕系數(shù)；霜表面析濕系數(shù)； f霜層厚，霜層厚，m； 翅化系數(shù)；翅化系數(shù)； i管內(nèi)制

6、冷劑側(cè)表管內(nèi)制冷劑側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，w/m2； ff翅表面結(jié)霜后翅表面結(jié)霜后的翅片效率；的翅片效率； kf霜的導(dǎo)熱系數(shù)，霜的導(dǎo)熱系數(shù)，w/m2。17結(jié)霜工況下特性曲線C0為80%；曲線0為75%；曲線A0為70% 傳熱系數(shù)與相對濕度的關(guān)系18制熱變化率與時間的關(guān)系耗；曲線1室外相對濕度為80%；曲線2室外相對濕度為75%；曲線3室外相對濕度為70%；19曲線1室外相對濕度為80%；曲線2室外相對濕度為75%；曲線3室外相對濕度為70%；功量變化率與時間的關(guān)系12320曲線1室外相對濕度為80%；曲線2室外相對濕度為75%；曲線3室外相對濕度為70%；制熱性能系數(shù)與時間的關(guān)系21適用于

7、寒冷地區(qū)的柜式熱泵機(jī)組22制熱工況：提高制熱量的方法？23提高制熱量的方法n將室內(nèi)機(jī)中冷凝的一部分液體制冷劑經(jīng)旁通電磁閥和膨?qū)⑹覂?nèi)機(jī)中冷凝的一部分液體制冷劑經(jīng)旁通電磁閥和膨脹閥噴入渦旋壓縮機(jī)的中間室。脹閥噴入渦旋壓縮機(jī)的中間室。 (1) (1) 可降低壓縮機(jī)的排氣溫度；可降低壓縮機(jī)的排氣溫度； (2) (2) 增加制熱工況運(yùn)行時的制熱量。增加制熱工況運(yùn)行時的制熱量。n提高壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率（提高壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率（30115 Hz30115 Hz），增加渦旋壓縮），增加渦旋壓縮機(jī)的排氣量。機(jī)的排氣量。n增大室外換熱器的傳熱面積和風(fēng)量，提高蒸發(fā)溫度，延增大室外換熱器的傳熱面積和風(fēng)量，提高蒸發(fā)溫度，延

8、緩結(jié)霜緩結(jié)霜 n壓縮機(jī)高效運(yùn)行壓縮機(jī)高效運(yùn)行 24HR-20熱泵式恒溫恒濕空調(diào)機(jī)制冷流程制熱流程？25VRV熱泵空調(diào)系統(tǒng)2627帶熱回收的VRV系統(tǒng)2829制冷劑管路系統(tǒng)30端管的分連接方式配管接頭連接方式31室外機(jī)的頻率控制32VRV系統(tǒng)的特點(diǎn)n設(shè)備少，管路簡單，節(jié)省建筑面積與空間設(shè)備少，管路簡單，節(jié)省建筑面積與空間n布置靈活布置靈活n具有顯著的節(jié)能效益具有顯著的節(jié)能效益n運(yùn)行管理方便運(yùn)行管理方便n經(jīng)濟(jì)效益顯著經(jīng)濟(jì)效益顯著新風(fēng)輸送方式新風(fēng)輸送方式 ？ 設(shè)計實例33空氣源熱泵冷熱水機(jī)組3435空氣源熱泵機(jī)組的種類很多n如從壓縮機(jī)的型式來看：有全封閉、半封閉往如從壓縮機(jī)的型式來看：有全封閉、半封

9、閉往復(fù)式壓縮機(jī)、渦旋式壓縮機(jī)、半封閉螺桿式壓復(fù)式壓縮機(jī)、渦旋式壓縮機(jī)、半封閉螺桿式壓縮機(jī)等；縮機(jī)等；n按機(jī)組容量大小分：有別墅式小型機(jī)組，和中按機(jī)組容量大小分：有別墅式小型機(jī)組，和中大型機(jī)組；大型機(jī)組；n按機(jī)組結(jié)構(gòu)來分：有整體式機(jī)組和模塊化機(jī)組。按機(jī)組結(jié)構(gòu)來分：有整體式機(jī)組和模塊化機(jī)組。n按功能分：一般熱泵機(jī)組按功能分：一般熱泵機(jī)組 、熱回收機(jī)組、蓄冷、熱回收機(jī)組、蓄冷熱機(jī)組熱機(jī)組 36空氣源熱泵機(jī)組流程（之一） 37（之二）（之二）38空氣源熱泵機(jī)組流程（之三）39空氣源熱泵機(jī)組流程（之四）40空氣源熱泵機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)n用空氣作為低位熱源，取之不盡，用之不竭，用空氣作為低位熱源，取之不盡，用之不

10、竭，處處都有，可以無償?shù)孬@取。處處都有，可以無償?shù)孬@取。n一機(jī)兩用，冬季供熱水，夏季供冷水。一機(jī)兩用，冬季供熱水，夏季供冷水。n省了一套冷卻水系統(tǒng)和鍋爐。省了一套冷卻水系統(tǒng)和鍋爐。n可布置在室外，不占用建筑物的有效面積?？刹贾迷谑彝猓徽加媒ㄖ锏挠行娣e。n安裝方便，便于運(yùn)行管理。安裝方便，便于運(yùn)行管理。n設(shè)備的保護(hù)和控制系統(tǒng)齊全而完善，使設(shè)備的設(shè)備的保護(hù)和控制系統(tǒng)齊全而完善，使設(shè)備的可靠性不斷提高?？煽啃圆粩嗵岣?。41空氣源熱泵機(jī)組的品牌與市場情況n 空氣源熱泵冷熱水機(jī)組市場空前繁榮，生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品品空氣源熱泵冷熱水機(jī)組市場空前繁榮，生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品品 牌已由牌已由19951995的十幾個發(fā)

11、展到現(xiàn)在的幾十家。的十幾個發(fā)展到現(xiàn)在的幾十家。n 其中，國產(chǎn)機(jī)組占其中，國產(chǎn)機(jī)組占25%25%左右，其余全部為合資產(chǎn)品、臺資產(chǎn)左右，其余全部為合資產(chǎn)品、臺資產(chǎn)品和進(jìn)口產(chǎn)品。進(jìn)口產(chǎn)品如美國的開利、約克、特靈、法國品和進(jìn)口產(chǎn)品。進(jìn)口產(chǎn)品如美國的開利、約克、特靈、法國的西亞特、意大利的阿爾西；國產(chǎn)臺資產(chǎn)品有廈門的國本、的西亞特、意大利的阿爾西；國產(chǎn)臺資產(chǎn)品有廈門的國本、北京的臺佳、上海富田、福州揚(yáng)帆等；合資的有上海合眾開北京的臺佳、上海富田、福州揚(yáng)帆等；合資的有上海合眾開利、上海新晃、廣東吉榮等。單機(jī)冷量范圍為利、上海新晃、廣東吉榮等。單機(jī)冷量范圍為12.712.7kW-kW-1500kW1500k

12、W）。）。機(jī)組冷熱量規(guī)格齊全，能較好地適應(yīng)不同建筑面機(jī)組冷熱量規(guī)格齊全，能較好地適應(yīng)不同建筑面積的需要。積的需要。42空氣源熱泵機(jī)組的缺點(diǎn)n機(jī)組的性能隨室外空氣狀態(tài)參數(shù)（隨地區(qū)和季節(jié)的機(jī)組的性能隨室外空氣狀態(tài)參數(shù)（隨地區(qū)和季節(jié)的不同）不同而變化，這對熱泵的供熱能力和制熱性不同）不同而變化，這對熱泵的供熱能力和制熱性能系數(shù)影響很大。能系數(shù)影響很大。n有結(jié)霜問題，結(jié)霜后熱泵的制熱性能系數(shù)下降，機(jī)有結(jié)霜問題，結(jié)霜后熱泵的制熱性能系數(shù)下降，機(jī)組的可靠性降低；室外換熱器熱阻增加；空氣流動組的可靠性降低；室外換熱器熱阻增加；空氣流動阻力增加。阻力增加。n空氣的熱容量小，熱泵比空冷冷水機(jī)組需要大得多空氣的熱

13、容量小，熱泵比空冷冷水機(jī)組需要大得多的空氣量掠過蒸發(fā)器，按經(jīng)驗，熱泵每的空氣量掠過蒸發(fā)器，按經(jīng)驗，熱泵每kWkW供熱量實供熱量實際需要空氣際需要空氣1200 1200 m m3 3/h/h。n在空氣含有化學(xué)物質(zhì)的地方容易腐蝕在空氣含有化學(xué)物質(zhì)的地方容易腐蝕43解決結(jié)霜問題的途徑 n防止結(jié)霜的方法防止結(jié)霜的方法 n除霜方法除霜方法 n除霜控制方法除霜控制方法44防止結(jié)霜的方法n系統(tǒng)中增加一個輔助的室外換熱器；系統(tǒng)中增加一個輔助的室外換熱器；n系統(tǒng)中設(shè)置一個電加熱器；系統(tǒng)中設(shè)置一個電加熱器；n改進(jìn)系統(tǒng)，提出新流程；改進(jìn)系統(tǒng)，提出新流程；n室外換熱器表面處理；室外換熱器表面處理；n增大室外換熱器的面

14、積。增大室外換熱器的面積。45除霜方法（1）空氣除霜，室外空氣溫度高于23采用；（2）電熱除霜，將電加熱器放置在蒸發(fā)器上；（3）熱氣除霜，是經(jīng)常采用的方法，可把一部分高壓制冷劑旁通到蒸發(fā)器進(jìn)行除霜，也可以利用四通換向閥將供熱工況轉(zhuǎn)變?yōu)橹评涔r進(jìn)行除霜。46除霜控制方法n定時除霜定時除霜n溫度（壓力）溫度（壓力）時間法時間法 n溫差溫差時間法時間法 n空氣壓差控制法空氣壓差控制法n自組織模糊控制除霜自組織模糊控制除霜4748空氣源熱泵機(jī)組的平衡點(diǎn)49空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)n機(jī)組應(yīng)用場合機(jī)組應(yīng)用場合 1 1 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)（根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)（GB50178-GB501

15、78-93-93），），IIIIII區(qū)屬于夏熱冬冷地區(qū)，比較適合；區(qū)屬于夏熱冬冷地區(qū)，比較適合； 2 2 我國中部和長江流域，日平均其日平均氣溫平滑我國中部和長江流域，日平均其日平均氣溫平滑穩(wěn)定通過穩(wěn)定通過55的天數(shù)超過了的天數(shù)超過了6060天，不供暖難于正常天，不供暖難于正常生活與工作。而這些地區(qū)法定上不是供暖地區(qū)，所生活與工作。而這些地區(qū)法定上不是供暖地區(qū)，所以城市中無任何城市熱網(wǎng)和區(qū)域鍋爐房。以城市中無任何城市熱網(wǎng)和區(qū)域鍋爐房。 3 3 環(huán)保要求較嚴(yán)格的地方環(huán)保要求較嚴(yán)格的地方 50結(jié)霜除霜對機(jī)組性能的影響n 低溫結(jié)霜區(qū)：濟(jì)南、北京、鄭州、西安、蘭州等。低溫結(jié)霜區(qū)：濟(jì)南、北京、鄭州、西安

16、、蘭州等。這些地區(qū)屬于寒冷地區(qū)，氣溫比較低，相對濕度也這些地區(qū)屬于寒冷地區(qū)，氣溫比較低，相對濕度也比較低，所以，結(jié)霜現(xiàn)象不太嚴(yán)重，一般平均結(jié)霜比較低，所以，結(jié)霜現(xiàn)象不太嚴(yán)重，一般平均結(jié)霜除霜損失系數(shù)在除霜損失系數(shù)在0.9500.950以上。以上。n 輕霜區(qū)：成都、重慶、桂林等。其損失系數(shù)都在輕霜區(qū)：成都、重慶、桂林等。其損失系數(shù)都在97%97%以上。這表明，在這些地區(qū)使用熱泵時，結(jié)霜以上。這表明，在這些地區(qū)使用熱泵時，結(jié)霜不明顯或不會對供熱造成大的影響，熱泵機(jī)組特別不明顯或不會對供熱造成大的影響，熱泵機(jī)組特別適合這類地區(qū)應(yīng)用。適合這類地區(qū)應(yīng)用。51n 重霜區(qū)：如長沙。其結(jié)霜除霜損失系數(shù)竟達(dá)重霜

17、區(qū)：如長沙。其結(jié)霜除霜損失系數(shù)竟達(dá) 70.3%70.3%。主要是因為該地區(qū)相對濕度過大，而且室。主要是因為該地區(qū)相對濕度過大，而且室外空氣狀態(tài)點(diǎn)恰好處于結(jié)霜速率較大區(qū)間的緣故。外空氣狀態(tài)點(diǎn)恰好處于結(jié)霜速率較大區(qū)間的緣故。在使用空氣源熱泵供熱時，必須充分考慮結(jié)霜除在使用空氣源熱泵供熱時，必須充分考慮結(jié)霜除霜損失對熱泵性能的影響。霜損失對熱泵性能的影響。n 一般結(jié)霜區(qū)：杭州、武漢、上海、南京、南昌、一般結(jié)霜區(qū)：杭州、武漢、上海、南京、南昌、宜昌等。其結(jié)霜除霜損失系數(shù)在宜昌等。其結(jié)霜除霜損失系數(shù)在808090%90%左右。在左右。在使用空氣源熱泵供熱時，要考慮結(jié)霜除霜損失對使用空氣源熱泵供熱時，要考慮結(jié)霜除霜損失對熱泵性能的影響。熱泵性能的影響。52機(jī)組的選擇n根據(jù)平衡點(diǎn)溫度選擇機(jī)組根據(jù)平衡點(diǎn)溫度選擇機(jī)組n根據(jù)供熱負(fù)荷系數(shù)選擇機(jī)組根據(jù)供熱負(fù)荷系數(shù)選擇機(jī)組 供熱負(fù)荷系數(shù)供熱負(fù)荷系數(shù)= =供熱設(shè)計熱負(fù)荷供熱設(shè)計熱負(fù)荷/ /熱泵提熱泵提供的供熱量供的供熱量 1.71.7左右設(shè)計是比較可行和經(jīng)濟(jì)的左右設(shè)計是比較可行和經(jīng)濟(jì)的 53輔助熱源形式 n電加熱器，分檔開、關(guān)電加熱器，分檔開、關(guān)n燃油、燃?xì)鉄崴仩t燃油、燃?xì)鉄崴仩t冷熱水系統(tǒng)形式冷熱水系統(tǒng)形式（1）不推薦采用VWVVWV系統(tǒng)，必須保證通過空氣源熱泵冷熱水機(jī)組