风冷热泵

风冷热泵机组

风冷热泵机组工作原理

风冷热泵机组特点

风冷热泵机组性能分析

风冷热泵机组系统分析

风冷热泵机组安全保护与控制

风冷热泵机组工程设计

风冷热泵机组工作原理

风冷热泵机组特点

风冷热泵机组性能分析

风冷热泵机组系统分析

风冷热泵机组安全保护与控制

风冷热泵机组工程设计

风冷热泵机组工作原理

风冷热泵机组是由压缩机——换热器——节流器——吸热器——压缩机等装置构成的一个循环系统。冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程（温度高达100℃），它进入换热器后释放出高温热量加热水，同时自己被冷却并转化为流液态，当它运行到吸热器后，液态迅速吸热蒸发再次转化为气态，同时温度下降至零下20℃——30℃，这时吸热器周边的空气就会源源不断地将低温热量传递给冷媒。冷媒不断地循环就实现了空气中的低温热量转变为高温热量并加热冷水过程。

风冷热泵机组特点

1.风冷热泵机组属中小型机组，适用于200-10000平方米的建筑物。

2.空调系统冷热源合一，更适用于同时采暖和制冷需求的用户，同时省去了锅炉房。

3.机组户外安装，省去了冷冻机房，节约了建筑投资。

4.风冷热泵机组的一次能源利用率可达90%，节约了能源消耗，大大降低了用户成本。

5.无须冷却塔，同时省去了冷却水泵和管路，减少了附加设备的投资。

6.无冷却水系统动力消耗，无冷却水损耗，更适用于缺水地区。

风冷热泵机组性能分析

冷热量

这个参数是决定风冷热泵正常使用的最关键参数，它是指风冷热泵的进风温度、进出水温度在设计工况下时其所具备的制冷量或制热量。它可从有关厂家提供的产品

样本中查得。但目前在设计中也发现这样的情况，那就是有的厂商所提供的样本参数并未经过测试而是抄自其它厂家的相关样本。这给设计人员的正确选型带来了一定困难。因此笔者建议在有条件的情况下设计人员可根据有关厂家的风冷热泵所配置的压缩机型号，从压缩机生产厂家处获得该压缩机的变工况性能曲线，根据热泵的设计工况查得该压缩机在热泵设计工况下的制冷量和制热量，从而判断该样本所提供参数的真伪。

COP值

该值是确定风冷热泵性能好坏的重要参数，其值的高低直接影响到风冷热泵使用中的耗电量，因此，应尽量选择COP值高的机组。目前我国国家标准是COP值为2. 57，多数进口或合资品牌的COP在3左右，个别进口品牌的高效型机组其值可达到3.8。

噪声

噪声也是衡量一台风冷热泵机组的重要参数，它直接关系到热泵运行时对周围环境的影响。国内有关专家曾根据工程实测对各类进口热泵的噪声划分为三档，第一档在85dB以上、第二档在75～85dB之间、第三档在75dB以下。我们在进行工程设计选型中应优先选择噪声在80dB以下的机组。

外型尺寸

风冷热泵机组大多布置在室外屋顶，它在进行设备布置时对设备与周围墙面的间距、设备之间的间距都有明确要求，因此我们在进行设备选型时必须考虑所选设备尺寸是否符合设备布置的尺寸要求。在性能相同的前提下应优先选用尺寸较小的机组，以减小设备的占地面积。

运行重量

由于风冷热泵机组大多布置在屋面，因此在选型时必须考虑屋面的承重能力，必要时应与结构专业协商，增强屋面的承重能力。但在设备选型时我们应优先选择运行重量较轻的机组。

风冷热泵机组系统分析

风冷热泵机组的系统分析，就是在风冷热泵的选型过程中除了比较各自的制冷量、制热量、COP值、噪声、运行重量、外形尺寸等参数外，还要对其各自的压缩机型式、冷凝器型式及布置、热力膨胀阀的配置、蒸发器型式、除霜方式、能量调节方式以及热泵系统的自控和安全保护等等加以分析，比较其各自在系统配置方面的优缺点。

压缩机的型式：

目前用于风冷热泵的压缩机型式主要有活塞式、涡旋式、螺杆式三种型式。根据热泵工作的特点是运行时间长、压缩比大等情况，笔者认为涡旋式和螺杆式压缩机将成为热泵压缩机的主流。其理由是：

1.涡旋式和螺杆式压缩机较活塞式压缩机具有传动件少，从而使压缩机的磨擦损耗相应减少，整机的效率相应提高。

2.由于热泵机组的压缩比较大，因此对于活塞式压缩机在相同的余隙容积下其容积效率下降，从而造成整机效率的下降。而涡旋式和螺杆式压缩机不存在这方面的问题。

3.用于风冷热泵的压缩机其工作环境较其它在普通空调工况下工作的压缩机要恶劣，每的运行时间也较长，工况变化范围也较大，因此对压缩机的可靠性要求就较高。涡旋式和螺杆式压缩机具有零部件少，结构紧凑的特点，所以尤其适用于热泵机组。

4.目前所采用的风冷热泵机组一般都采用热气除霜的方法来排除冬季供热工况下空气侧换热器上积聚的霜。在除霜开始和结束时，系统要进行反向运行，在原冷凝一方盘管中所积聚的液体制冷剂由于其中压力突然降低为吸汽压力而大量涌向压缩机，造成压缩机的湿冲程，这对于涡旋式和螺杆式压缩机而言并没有什么大问题，而这对于活塞式压缩机来讲极易造成气阀和连杆的损坏。

5.另外就热泵压缩机本身而言涡旋式和半封闭螺杆式比活塞式的噪声要低。

风冷热泵机组安全保护与控制

目前国内风冷热泵机组的保护与控制多采用计算机控制，其又包括可编程控制和微电脑控制，两者的控制原理大致相同。

一台风冷热泵的安全保护系统至少要包括以下几个方面：

1）吸气压力过低保护

2）排气压力过高保护

3）油压保护

4）冷水温度过低保护

5）水侧换热器断水保护

6）压缩机启动时间间隔保护

7）压缩机内藏电机过热保护

8）电机过载保护

9）电源电压过低保护

10）三相电缺相保护

11）油温控制?

风冷热泵控制至少要包括：

1）除霜控制

2）多台压缩机顺序控制

3）能量调节

4）故障停机与显示

5）远程控制接口（用于远程设置运行参数以及控制机组启停、将机组运行参数和故障内容显示于控制终端）

风冷热泵机组工程设计

风冷热泵机组的布置

风冷热泵机组在使用中不同程度的都存在这样一种现象，即夏季制冷量不足，冬季制热量不足的现象。造成这种现象的原因是多方面的，这里除了设备本身的因素外也有工程设计中的问题。主要是设备布置不合理造成气流短路，夏季机组高温排风被重新吸入，造成进风温度过高冷凝压力上升，导致机组制冷量下降；冬季正在融霜的机组排出的湿空气被旁边正在供暖的机组吸入造成吸入空气湿度过高，加剧了供暖机组的结霜速度，从而使其融霜时间延长，供暖时间减少，从而使机组的供热量减少。

因此风冷热泵应尽可能布置在室外，进风应通畅，排风不应受到阻挡。避免造成气流短路。如有阻挡物，应符合一定的要求。许多生产等单位提供的设计手册中对机组之间的间距及机组与墙间的距离均有明确要求，大致如下：机组间的距离应保持在2米以上，机组与主体建筑（或高度较高的女儿墙）间的距离应保持在3米以上。另外为避免排风短路在机组上部不应设置挡雨棚之类的遮挡物。如果机组必须布置在室内，应采取提高风机静压的办法，接风管将排风排至室外。排风口的风速要大（7米/秒），使其具有一定的射程，而进风口速度则要小（2米/秒），进排风口垂直高差应尽可能大，以避免气流短路。

辅助热源机组的配置

风冷热泵冬季的供热量是随室外气温的下降而降低，室外气温每降低1℃，供热量大约降低2%；而随室外气温的下降，室内需热量却需增加，所以应考虑设置辅助热源，辅助热源可以是电锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、汽-水热交换器等等。根据工程经验风冷热泵机组每1RT制冷是配置0.6kW辅助热源是较为稳妥的，这样的配置可以充分保证整幢建筑在冬季的空调效果。当然目前许多工程出于投资的考虑往往不配置辅助热源，这也是许多采用热泵的建筑在冬季空调效果不好的其中一个原因。

影响风冷热泵冬季供热量的主要原因是冬季室外空气的相对湿度，特别是室外空气相对湿度大于75%的地区，风冷热泵的结霜较快；除霜时须停止供热，使机组的总供热量下降，功耗增大。因此笔者建议冬季室外空气相对湿度平均值高于75%的地区不宜使用此类机组。如若有其它原因而必须选用热泵机组的话，应考虑配置辅助热源。

工程的噪声控制

风冷热泵空调工程的噪声控制首先是在设备选型阶段就要优先选择噪声较低的

品牌，目前单台风冷热泵的噪声一般在65～85dB之间，每增加一台机组，整体噪声

将增加3dB，当一个工程中热泵的台数较多时则噪声就较难控制。因此在选用热泵的工程中机组的台数不宜过多，换句话讲就是热泵不宜在大型空调工程中采用，一般情况一个工程的热泵台数不应超过5台。

另外，在机组的布置中除应考虑排风通畅，避免排风回流以外，在机组的底座及进出水管处必须安装减震装置，隔震效率要满足设计要求。在供冷、供热站内的空调水主干管道要安装有减震的吊架或支架，防止机组和水泵的振动通过管道传到其它地方。

再则，在有条件的情况下机组应尽可能布置在主楼屋面，减小其噪声对主楼本身和周围环境的影响。

风冷热泵

风冷热泵，是空调行业内区别于风冷冷水机组的一种空调机组。除具备风冷冷水机组制取冷水的功能外，风冷热泵机组还能切换到制热工况制取热水。风冷热泵的基本原理是基于压缩式制冷循环，利用冷媒做为载体，通过风机的强制换热，从大气中吸取热量或者排放热量，以达到制冷或者制热的需求。

对比风冷冷水机组，风冷热泵在机组内部至少增加了一个四通换向阀，做为制冷或制冷的功能切换。风冷热泵的适用环境温度一般不得低于-5℃，否则会因为结霜除霜过于频繁而导致机组效率下降或者不能正常运行。但根据不同厂家的技术能力，适用范围有一定的偏差。目前比较先进的涡旋机中，采用了低温喷焓技术的机组往往能够适应更低的环境温度，同时拥有更高的机组效率。当然，此类机组的成本以及售价也都有一定程度的升高。

风冷热泵冷热水机组总体布局的解决方案

https://www.360docs.net/doc/4e11459670.html, 2009-6-20 9:30:37 舒适100

风冷热泵冷热水机组作为中央空调的冷热源有其设备利用率高，一机冬夏两用，省去了水冷冷水机组所需的冷却水系统和供热锅炉，对节水、节能和环保均有积极意义，以及安装方便，可置于屋顶，不占建筑面积等特点，近年来在长江流域及以长江南地区得到广泛应用。本文对风冷热泵冷热水机组的总体布局及主要部件的配置作了较全面的分析，为这类机组的设计与选用提供参考。

风冷热泵冷热水机组风侧换热器型式与总体布局

制冷量在3-15RT左右的风冷热泵冷热水机组一般称为别墅式的小型机组，中大型机组的制冷量范围为20-400RT左右。

小型别墅式机组风侧换热器的型式与出风方式有：

（1）斜侧出风，压缩机等在下部；

（2）平侧出风，压缩机等在下部；

（3）平侧出风，压缩机在一侧；

（4）顶出风，翅片管直立到底，压缩机在内侧。对于平侧出风使用上下两个风机，而每个风机对应一个独立制冷系统时，应注意在两个系统交替除霜的情况下，对下部翅片换热器不利，当上部除霜时，化霜的水落在下部翅片上，会导致下部翅片严重结冰。

整体式机组空气侧换热器型式及机组布局有以下几种：

（1）上部直立翅片空气侧换热器。下部压缩机与水侧换热器等部件；

（2）空气侧换热器直立到底，压缩机及水侧换热器在内部，

（3）空气侧换热器直立到底，水侧换热器在内部，压缩机在一头或两头；

（4）上部W型空气侧换器，下部为压缩机与水侧换热器；

（5）V字型空气侧换热器，压缩机在翅片外侧布置。因此，考虑机组的维修性，以压缩机放在一头或两头为好。

对于模块化机组，空气侧换热器大多数为V字型结构。中部换热器的换热效果远不如两侧，中部模块的进风量不足，风速小。

大型空气侧翅片换热器风机的选配非常重要，要达到预期的换热效果，应充分考虑到换热器表面进风不均匀情况。足够的进风量对夏季高温运行及冬季解翅片表面结霜均有利，必要时可考虑采用变速风机以适当不同工况的要求。不少空气侧换热器下部一段设计成共同的过冷（过热）段，这样对整机稳定运行较为有利。

空气侧换热器的型式有平片、波纹片和开窗翅片。从总体使用效率看；中大型翅片换热器以使用波纹片为好。翅片间距一般应不小于2mm。为强化翅片管内侧的传热，用内螺纹管代替光管，可较大幅度地提高传热系数。翅片管表面处理，如涂亲水膜以减少空气侧的风阻和防腐，涂抗氧化层以防止空气（尤其海边使用）对铝翅片腐蚀以及对翅片涂黑处理，可增强翅片的表面传热系数。

对小型---气式热泵的室内换热器以COP最大为目标函数进行了优化计算，在制冷工况下优化，换热器的回路数为6，制冷、制热同时优化，换热器回路数为4。

水侧换热器

小型别墅式及模块化风冷热泵冷热水机组的水侧换热器的型式有：套管式、板式及立式盘管式。

热泵型冷热水机组中的制冷剂--——水换热器以采用波纹状的内螺纹管比较合适。

各种水侧换热器各有其特点，对于套管式和立式盘管式换热器，要注意在设计与制造时解决其主要问题，使用板式换热器还应使用户了解其特点，重视水质问题。水侧换热器有有效的防冻保护。

节流装置

小型风冷热泵热水机组用一个势力膨胀阀，由4个单向阀控制制冷、制热走向，也有用毛细管做制热时辅助节流用，中大型机组由于制冷、制热不同工况制冷剂循环量变化大，需两个或多个热力膨胀阀以适应工况要求，在液态管路阻力大的场合，如分液头阻力大，要注意适当加大相应膨胀阀的空量，以免出现供液不足的情况。

风冷热泵的生产厂家应注意电子膨胀阀的应用研究。就电子膨胀阀本身特性而言，它可以控制各回路的吸气压力及过热度，控制制冷剂循环量，比热力膨胀阀更为有效地适应负荷的变化，使机组部分负荷性能得到提高。在除霜循环中，电子膨胀阀也可及时达到除霜所需的开度，提高机组的除霜性能。

压缩机的型式

小型别墅式与模块化机组使用全封闭往复式压缩机或全封闭涡旋式压缩机。整体式机组一般使用半封闭往复式压缩机或半封闭螺杆式压缩机。目前使用较多的全封闭压缩机是往复式压缩机。在别墅型机组和模块化机组中使用全封闭涡旋压缩机的，涡旋式压缩机各方面的性能都优于往复压缩机，涡旋压缩机零件少，能效比高，对湿压缩不敏感，在高压缩比地可采用喷液冷却，与往复压缩机相比由于其泄露小，无余隙容积，流动损失小，在热泵运行的高压比下仍可有较高的确良容积效率，这种机型更宜用于热泵运行，将成为该范围内

往复压缩机的替代机种。对于整体式机组，半封闭螺杆压缩机的性能也优于往复压缩机。其夏季制冷运行季节能效比比往复压缩机高6-8%，冬季运行供热性能系数比往复压缩机提高 12-13%。对于比较寒冷，工况条件较差的地区以使用螺杆压缩机为宜。