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風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組的選型

風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組是九十年代在我國開端運(yùn)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體系，設(shè)備靈活便利。機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)選用微電腦操控，可靠性較高。因而在長江流域的許多空調(diào)工程中得以廣泛選用。但因?yàn)楦鞯貧夂驐l件不同，再加上工程設(shè)計方面也短少經(jīng)歷。因而在運(yùn)用中也發(fā)現(xiàn)了不少問題。本文作者依據(jù)自己近年來的工程經(jīng)歷談幾點(diǎn)領(lǐng)會，以供廣闊同行參閱。
　　在進(jìn)行一個工程的設(shè)計過程中，如果當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境允許，一起經(jīng)過技能經(jīng)濟(jì)剖析比較后斷定該工程空調(diào)冷熱源選用風(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)品進(jìn)行剖析比較，為用戶挑選一款較為經(jīng)濟(jì)合理的熱泵產(chǎn)品。選型的主要內(nèi)容首先是機(jī)組的全體功能剖析，它包含熱泵機(jī)組的制冷量、制熱量、COP值、噪聲、外形尺度、運(yùn)轉(zhuǎn)分量等參數(shù)。其次，剖析該類熱泵的內(nèi)部裝備，它包含緊縮機(jī)型式、冷凝器結(jié)構(gòu)及安置、熱力膨脹閥的裝備、蒸騰器型式、能量調(diào)理辦法、融霜辦法、安全維護(hù)及自動操控項(xiàng)目等等。在進(jìn)行上述剖析比較后我們就可以挑選一款較為抱負(fù)的機(jī)組，接下來的作業(yè)就是進(jìn)行設(shè)備安置，這過程中我們有必要考慮設(shè)備之間的合理距離，輔佐熱源的裝備以及多臺熱泵全體運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲對周圍環(huán)境的影響等。下面就以上幾方面的問題別離加以論述。
　　風(fēng)冷熱泵的功能剖析
　　風(fēng)冷熱泵的冷熱量：這兩個參數(shù)是決議風(fēng)冷熱泵正常運(yùn)用的zui要害參數(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)廠家供給的產(chǎn)品樣本中查得。但現(xiàn)在在設(shè)計中也發(fā)現(xiàn)這樣的狀況，那就是有的廠商所供給的樣本參數(shù)并未經(jīng)過測驗(yàn)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必定困難。因而筆者主張在有條件的狀況下設(shè)計人員可依據(jù)有關(guān)廠家的風(fēng)冷熱泵所裝備的緊縮機(jī)類型，從緊縮機(jī)出產(chǎn)廠家處獲得該緊縮機(jī)的變工況功能曲線，依據(jù)熱泵的設(shè)計工況查得該緊縮機(jī)在熱泵設(shè)計工況下的制冷量和制熱量，然后判別該樣本所供給參數(shù)的真?zhèn)巍?BR>　　風(fēng)冷熱泵的COP值：該值是斷定風(fēng)冷熱泵功能好壞的重要參數(shù)，其值的高低直接影響到風(fēng)冷熱泵運(yùn)用中的耗電量，因而，應(yīng)盡量挑選COP值高的機(jī)組。現(xiàn)在我國國家規(guī)范是COP值為2.57，大都進(jìn)口或合資品牌的COP在3左右，單個進(jìn)口品牌的高效型機(jī)組其值可到達(dá)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)，它直接聯(lián)系到熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)時對周圍環(huán)境的影響。國內(nèi)有關(guān)專家曾依據(jù)工程實(shí)測對各類進(jìn)口熱泵的噪聲劃分為三檔，榜首檔在85dB以上、第二檔在75～85dB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)先挑選噪聲在80dB以下的機(jī)組。
　　外型尺度：風(fēng)冷熱泵機(jī)組大多安置在室外房頂，它在進(jìn)行設(shè)備安置時對設(shè)備與周圍墻面的距離、設(shè)備之間的距離都有明確要求，因而我們在進(jìn)行設(shè)備選型時有必要考慮所選設(shè)備尺度是否契合設(shè)備安置的尺度要求。在功能相同的前提下應(yīng)優(yōu)先選用尺度較小的機(jī)組，以減小設(shè)備的占地面積。
　　運(yùn)轉(zhuǎn)分量：因?yàn)轱L(fēng)冷熱泵機(jī)組大多安置在屋面，因而在選型時有必要考慮屋面的承重才能，必要時應(yīng)與結(jié)構(gòu)專業(yè)洽談，增強(qiáng)屋面的承重才能。但在設(shè)備選型時我們應(yīng)優(yōu)先挑選運(yùn)轉(zhuǎn)分量較輕的機(jī)組。
　　風(fēng)冷熱泵的體系剖析
　　所謂風(fēng)冷熱泵的體系剖析，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、噪聲、運(yùn)轉(zhuǎn)分量、外形尺度等參數(shù)外，還要對其各自的緊縮機(jī)型式、冷凝器型式及安置、熱力膨脹閥的裝備、蒸騰器型式、除霜辦法、能量調(diào)理辦法以及熱泵體系的自控和安全維護(hù)等等加以剖析，比較其各安閑體系裝備方面的優(yōu)缺陷。緊縮機(jī)的型式：
　　現(xiàn)在用于風(fēng)冷熱泵的緊縮機(jī)型式主要有活塞式、渦旋式、螺桿式三種型式。依據(jù)熱泵作業(yè)的特色是運(yùn)轉(zhuǎn)時刻長、緊縮比大等狀況，筆者以為渦旋式和螺桿式緊縮機(jī)將成為熱泵緊縮機(jī)的干流。其理由是：
　　1、渦旋式和螺桿式緊縮機(jī)較活塞式緊縮機(jī)具有傳動件少，然后使緊縮機(jī)的磨擦損耗相應(yīng)削減，整機(jī)的功率相應(yīng)進(jìn)步。
　　2、因?yàn)闊岜脵C(jī)組的緊縮比較大，因而關(guān)于活塞式緊縮機(jī)在相同的余隙容積下其容積功率下降，然后形成整機(jī)功率的下降。而渦旋式和螺桿式緊縮機(jī)不存在這方面的問題。
　　3、用于風(fēng)冷熱泵的緊縮機(jī)其作業(yè)環(huán)境較其它在一般空調(diào)工況下作業(yè)的緊縮機(jī)要惡劣，每的運(yùn)轉(zhuǎn)時刻也較長，工況變化規(guī)模也較大，因而對緊縮機(jī)的可靠性要求就較高。渦旋式和螺桿式緊縮機(jī)具有零部件少，結(jié)構(gòu)緊湊的特色，所以特別適用于熱泵機(jī)組。
　　4、現(xiàn)在所選用的風(fēng)冷熱泵機(jī)組一般都選用熱氣除霜的辦法來掃除冬天供熱工況下空氣側(cè)換熱器上積累的霜。在除霜開端和結(jié)束時，體系要進(jìn)行反向運(yùn)轉(zhuǎn)，在原冷凝一方盤管中所積累的液體制冷劑因?yàn)槠溟g壓力俄然下降為吸汽壓力而很多涌向緊縮機(jī)，形成緊縮機(jī)的濕沖程，這關(guān)于渦旋式和螺桿式緊縮機(jī)而言并沒有什么大問題，而這關(guān)于活塞式緊縮機(jī)來講極易形成氣閥和連桿的損壞。
　　5、別的就熱泵緊縮機(jī)自身而言渦旋式和半關(guān)閉螺桿式比活塞式的噪聲要低。
　　冷凝器的型式與安置
　　冷凝器所用翅片型式現(xiàn)在主要有開窗片和波紋片兩種，開窗片換熱功率較高，因而前兩年出產(chǎn)的熱泵機(jī)組中常常得以選用。但因?yàn)槲覈鞘写髿赓|(zhì)量較差，而這類翅片極易積灰，且較難整理，運(yùn)用時刻一長，換熱作用大大下降。所以當(dāng)時熱泵用冷凝器多選用波紋片配內(nèi)螺紋銅管，其具有換熱功率較高，不易積灰，風(fēng)阻小等特色。
　　冷凝器的翅片距離也很考究，作為冷凝器運(yùn)用時以肋化比高、傳熱體系數(shù)大為好，故期望片距小些較好。但當(dāng)其作為蒸騰器運(yùn)用時，翅片一結(jié)霜，運(yùn)用時的換熱作用就會大大下降，因而期望片距大一些；一般片距以3mm為宜。
　　冷凝器的安置型式同其換熱作用和外形尺度有著直接的聯(lián)系。一般熱泵的冷凝盤管安置成直型盤管、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。直型盤管間盡管集中安置了緊縮機(jī)、四通閥、蒸騰器等體系有關(guān)零部件，但因?yàn)楸P管高度較高，頂風(fēng)面速不均勻，冷凝器換熱功率較低，且氣流組織不抱負(fù)，空氣阻力較大。而W型安置克服了上述缺陷，不僅可改進(jìn)氣流組織進(jìn)步換熱功率，下降空氣阻力，而且因?yàn)樵谕瑯涌臻g條件下，冷凝盤管傳熱面積增大，空間利用率較高，然后縮小了機(jī)組外形尺度。
　　熱力膨脹閥裝備
　　現(xiàn)在熱泵制冷體系中有選用單膨脹閥和雙膨脹閥兩種辦法，所謂雙膨脹閥就是制熱工況和制冷工況各選用一只膨脹閥。如果體系選用一只膨脹閥，按規(guī)范制冷工況進(jìn)行選型，因?yàn)闊岜皿w系在制熱工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時體系的制熱量跟著環(huán)境溫度的下降也隨之下降。這時膨脹閥的制熱才能也會有所下降，但其下降的起伏要小于體系制熱才能的下降。這樣在制熱工況下跟著環(huán)境溫度的下降，對體系而言所裝備膨脹閥顯得過大。過大的膨脹閥會引起蒸騰器供液過多，蒸騰壓力上升，與室外空氣換熱量削減，然后導(dǎo)致熱泵供熱量的削減。
　　當(dāng)時許多廠家的熱泵機(jī)組多選用雙膨脹閥型式，制冷膨脹閥按規(guī)范制冷工況來挑選。制熱膨脹閥如若按規(guī)范制熱工況來挑選，那在低溫工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時膨脹閥會顯得過大，所以依據(jù)筆者自己的領(lǐng)會主張制熱膨脹閥按環(huán)境溫度-7℃，熱水進(jìn)口溫度40℃，出口溫度45℃來選型，按這樣條件核算后選定的膨脹閥能在不低于-15℃的環(huán)境溫度下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。蒸騰器型式
　　現(xiàn)在在風(fēng)冷熱泵機(jī)組中常用的蒸騰器主要是板式換熱器和干式殼管式換熱器。板式換熱器多用在小型風(fēng)冷熱泵中，它具有傳熱功率高、蒸騰器不易積油的特色；特別是新的帶有內(nèi)置式分配設(shè)備的板塊處理了板片間制冷劑分配均勻性這一要害問題，能在相同的出水溫度下進(jìn)步蒸騰溫度15～2℃，進(jìn)步了制冷功率。干式殼管式蒸騰器多用在大中型風(fēng)冷熱泵中，現(xiàn)在其傳熱管已廣泛選用高效管，因而換熱功率有很大進(jìn)步。但總的來講不及板式換熱器。而且其回油相對困難，常積存于換熱器底部。如在底部設(shè)回油管與吸汽管相通，則因?yàn)橛幸后w制冷劑帶入，導(dǎo)致制冷劑過熱度不穩(wěn)定，影響膨脹閥的作業(yè)和體系的制冷量。
　　軸流風(fēng)機(jī)的裝備
　　軸流風(fēng)機(jī)的裝備首先要滿意冷凝器(空氣側(cè)換熱器)的換熱要求，依據(jù)經(jīng)歷風(fēng)冷熱泵機(jī)組所配軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)量與規(guī)范制冷量(環(huán)境溫度35℃，出水溫度7℃)之比大約在0.071～0.095/kJ之間，此外還要確保冷凝器頂風(fēng)面的風(fēng)速，因?yàn)檫@聯(lián)系到冬天運(yùn)轉(zhuǎn)時空氣側(cè)換熱器的結(jié)霜速度，頂風(fēng)面風(fēng)速越大冬天運(yùn)轉(zhuǎn)時越不容易結(jié)霜。但風(fēng)量過大風(fēng)機(jī)的功耗也要增大，一起噪聲也要增大，因而一般狀況下頂風(fēng)面風(fēng)速取3～5m/s。別的，風(fēng)機(jī)裝備時還要考慮噪聲，現(xiàn)在一般選用大直徑、低轉(zhuǎn)速、且葉片改變視點(diǎn)較小的軸流風(fēng)機(jī)以下降風(fēng)機(jī)噪聲。
　　能量調(diào)理辦法
　　現(xiàn)在在風(fēng)冷熱泵機(jī)組中常用的能量調(diào)理辦法有緊縮機(jī)臺數(shù)操控、緊縮機(jī)空隙運(yùn)轉(zhuǎn)、氣缸卸載調(diào)理(活塞式)、變頻調(diào)速(渦旋式)、滑閥無級調(diào)理(螺桿式)。從能量調(diào)理辦法中我們可以看出臺數(shù)操控、緊縮機(jī)空隙運(yùn)轉(zhuǎn)、氣缸卸載調(diào)理都是歸于有級調(diào)理，而變頻調(diào)速和滑閥無級調(diào)理歸于無級調(diào)理。無級調(diào)理具有節(jié)能、噪聲和振蕩小、起動功能好一起也下降了對供電體系的攪擾。從這點(diǎn)也可看出渦旋式和螺桿式緊縮機(jī)的優(yōu)熱。
　　除霜辦法
　　各出產(chǎn)廠出產(chǎn)的機(jī)組其除霜辦法根本相同，大多選用熱汽除霜法；所不同是除霜的操控技能。常見的有壓差操控法、溫差操控法、溫度時刻操控法，其間以溫度時刻操控法zui為遍及。這種操控技能中除霜參數(shù)的設(shè)置zui為要害。除霜參數(shù)包含除霜溫度、除霜時刻、除霜距離。除霜溫度是由經(jīng)過坐落膨脹閥后的感溫元件來感應(yīng)節(jié)流后的液體溫度，一般設(shè)定值為-5℃，除霜時刻隔是計時器操控，一般定為4min。除霜時刻也是由計時器操控，一般不超越10min。熱泵發(fā)溫度下降到-5℃，而且距上一次除霜時刻距離夠40min，機(jī)組就進(jìn)入除霜形式。如果除霜時刻超越1010min而盤管內(nèi)的液體溫度仍未上升到+5℃，機(jī)組也要停止化霜恢復(fù)制熱。
　　在上述三個參數(shù)中除霜時刻距離是直接受環(huán)境影響的，但現(xiàn)在大都廠家的除霜時刻隔仍選用固定值，這種做法導(dǎo)致在低溫高濕區(qū)域結(jié)霜嚴(yán)峻的狀況下，因?yàn)闆]有到設(shè)定時刻而不能進(jìn)行除霜，然后形成霜層過厚甚至凍住，機(jī)組低壓維護(hù)而停機(jī)的現(xiàn)象。這個問題應(yīng)在機(jī)組調(diào)試中加以留意。因而筆者主張一方面在熱泵的除霜參數(shù)設(shè)置上應(yīng)該因地制宜，不能一概而論。另一方面就是前面曾提到的在低溫高濕的區(qū)域不宜運(yùn)用熱泵機(jī)組。
　　安全維護(hù)與操控
　　現(xiàn)在國內(nèi)風(fēng)冷熱泵機(jī)組的維護(hù)與操控多選用核算機(jī)操控，其又包含可編程操控和微電腦操控，兩者的操控原理大致相同。
　　一臺風(fēng)冷熱泵的安全維護(hù)體系至少要包含以下幾個方面
　　1)吸氣壓力過低維護(hù)
　　2)排氣壓力過高維護(hù)
　　3)油壓維護(hù)
　　4)冷水溫度過低維護(hù)
　　5)水側(cè)換熱器斷水維護(hù)
　　6)緊縮機(jī)啟動時刻距離維護(hù)
　　7)緊縮機(jī)內(nèi)藏電機(jī)過熱維護(hù)
　　8)電機(jī)過載維護(hù)
　　9)電源電壓過低維護(hù)
　　10)三相電缺相維護(hù)
　　11)油溫操控
　　風(fēng)冷熱泵操控至少要包含
　　1)除霜操控
　　2)多臺緊縮機(jī)次序操控
　　3)能量調(diào)理
　　4)毛病停機(jī)與顯現(xiàn)
　　5)長途操控接口(用于長途設(shè)置運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)以及操控機(jī)組啟停、將機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)和毛病內(nèi)容顯現(xiàn)于操控終端)