風(fēng)冷熱泵冷熱水機組總體布局

【摘要】風(fēng)冷熱泵冷熱水機組總體布局與主要部件配置的分析

1 前言

風(fēng)冷熱泵冷熱水機組作為中央空調(diào)的冷熱源有其設(shè)備利用率高，一機冬夏兩用，省去了水冷冷水機組所需的冷卻水系統(tǒng)和供熱鍋爐，對節(jié)水、節(jié)能和環(huán)保均有積極意義，以及安裝方便，可置于屋頂，不占建筑面積等特點，近年來在長江流域及以長江南地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。本文對風(fēng)冷熱泵冷熱水機組的總體布局及主要部件的配置作了較A的分析，為這類機組的設(shè)計與選用提供參考。

2 風(fēng)冷熱泵冷熱水機組風(fēng)側(cè)換熱器型式與總體布局

制冷量在3-15RT左右的風(fēng)冷熱泵冷熱水機組一般稱為別墅式的小型機組，中大型機組的制冷量范圍為20-400RT左右。

小型別墅式機組風(fēng)側(cè)換熱器的型式與出風(fēng)方式有：
（1）斜側(cè)出風(fēng)，壓縮機等在下部；
（2）平側(cè)出風(fēng)，壓縮機等在下部；
（3）平側(cè)出風(fēng)，壓縮機在一側(cè)；
（4）頂出風(fēng)，翅片管直立到底，壓縮機在內(nèi)側(cè)。對于平側(cè)出風(fēng)使用上下兩個風(fēng)機，而每個風(fēng)機對應(yīng)一個獨立制冷系統(tǒng)時，應(yīng)注意在兩個系統(tǒng)交替除霜的情況下，對下部翅片換熱器不利，當(dāng)上部除霜時，化霜的水落在下部翅片上，會導(dǎo)致下部翅片嚴重結(jié)冰。

整體式機組空氣側(cè)換熱器型式及機組布局有以下幾種：
（1）上部直立翅片空氣側(cè)換熱器。下部壓縮機與水側(cè)換熱器等部件；
（2）空氣側(cè)換熱器直立到底，壓縮機及水側(cè)換熱器在內(nèi)部，
（3）空氣側(cè)換熱器直立到底，水側(cè)換熱器在內(nèi)部，壓縮機在一頭或兩頭；
（4）上部W型空氣側(cè)換器，下部為壓縮機與水側(cè)換熱器；
（5）V字型空氣側(cè)換熱器，壓縮機在翅片外側(cè)布置。因此，考慮機組的維修性，以壓縮機放在一頭或兩頭為好。

對于模塊化機組，空氣側(cè)換熱器大多數(shù)為V字型結(jié)構(gòu)。中部換熱器的換熱效果遠不如兩側(cè)，中部模塊的進風(fēng)量不足，風(fēng)速小。

大型空氣側(cè)翅片換熱器風(fēng)機的選配非常重要，要達到預(yù)期的換熱效果，應(yīng)充分考慮到換熱器表面進風(fēng)不均勻情況。足夠的進風(fēng)量對夏季高溫運行及冬季解翅片表面結(jié)霜均有利，必要時可考慮采用變速風(fēng)機以適當(dāng)不同工況的要求。不少空氣側(cè)換熱器下部一段設(shè)計成共同的過冷（過熱）段，這樣對整機穩(wěn)定運行較為有利。

空氣側(cè)換熱器的型式有平片、波紋片和開窗翅片。從總體使用效率看；中大型翅片換熱器以使用波紋片為好。翅片間距一般應(yīng)不小于2mm。為強化翅片管內(nèi)側(cè)的傳熱，用內(nèi)螺紋管代替光管，可較大幅度地提高傳熱系數(shù)。翅片管表面處理，如涂親水膜以減少空氣側(cè)的風(fēng)阻和防腐，涂抗氧化層以防止空氣（尤其海邊使用）對鋁翅片腐蝕以及對翅片涂黑處理，可增強翅片的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。

對小型---氣式熱泵的室內(nèi)換熱器以COP最大為目標(biāo)函數(shù)進行了優(yōu)化計算，在制冷工況下優(yōu)化，換熱器的回路數(shù)為6，制冷、制熱同時優(yōu)化，換熱器回路數(shù)為4。

3 水側(cè)換熱器

小型別墅式及模塊化風(fēng)冷熱泵冷熱水機組的水側(cè)換熱器的型式有：套管式、板式及立式盤管式。

熱泵型冷熱水機組中的制冷劑--——水換熱器以采用波紋狀的內(nèi)螺紋管比較合適。

各種水側(cè)換熱器各有其特點，對于套管式和立式盤管式換熱器，要注意在設(shè)計與制造時解決其主要問題，使用板式換熱器還應(yīng)使用戶了解其特點，重視水質(zhì)問題。水側(cè)換熱器有有效的防凍保護。

4 節(jié)流裝置

小型風(fēng)冷熱泵熱水機組用一個勢力膨脹閥，由4個單向閥控制制冷、制熱走向，也有用毛細管做制熱時輔助節(jié)流用，中大型機組由于制冷、制熱不同工況制冷劑循環(huán)量變化大，需兩個或多個熱力膨脹閥以適應(yīng)工況要求，在液態(tài)管路阻力大的場合，如分液頭阻力大，要注意適當(dāng)加大相應(yīng)膨脹閥的空量，以免出現(xiàn)供液不足的情況。

風(fēng)冷熱泵的生產(chǎn)廠家應(yīng)注意電子膨脹閥的應(yīng)用研究。就電子膨脹閥本身特性而言，它可以控制各回路的吸氣壓力及過熱度，控制制冷劑循環(huán)量，比熱力膨脹閥更為有效地適應(yīng)負荷的變化，使機組部分負荷性能得到提高。在除霜循環(huán)中，電子膨脹閥也可及時達到除霜所需的開度，提高機組的除霜性能。

5 壓縮機的型式

小型別墅式與模塊化機組使用全封閉往復(fù)式壓縮機或全封閉渦旋式壓縮機。整體式機組一般使用半封閉往復(fù)式壓縮機或半封閉螺桿式壓縮機。目前使用較多的全封閉壓縮機是往復(fù)式壓縮機。在別墅型機組和模塊化機組中使用全封閉渦旋壓縮機的，渦旋式壓縮機各方面的性能都優(yōu)于往復(fù)壓縮機，渦旋壓縮機零件少，能效比高，對濕壓縮不敏感，在高壓縮比地可采用噴液冷卻，與往復(fù)壓縮機相比由于其泄露小，無余隙容積，流動損失小，在熱泵運行的高壓比下仍可有較高的確良容積效率，這種機型更宜用于熱泵運行，將成為該范圍內(nèi)往復(fù)壓縮機的替代機種。對于整體式機組，半封閉螺桿壓縮機的性能也優(yōu)于往復(fù)壓縮機。其夏季制冷運行季節(jié)能效比比往復(fù)壓縮機高6-8%，冬季運行供熱性能系數(shù)比往復(fù)壓縮機提高12-13%。對于比較寒冷，工況條件較差的地區(qū)以使用螺桿壓縮機為宜 。