空气源热泵空调系统在家用空调应用

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1、空气源热泵空调系统在家用中央空调应用    随着生活水平的提高，人们对住宅环境的要求越来越高，尤其是对居室空气环境提出了越来越高的要求。最初人们采用窗式空调器、分体式、壁挂式等家用空调器来降低室内温度，但由于没有室外新风，使得住宅室内空气品质难以得到保证；分体式空调的室外机和窗式空调的安装预留洞成为破坏房屋建筑立面和破坏城市景观的重要因素。而且，近年来随着居住条件的不断改善，普通居民住宅建筑面积已扩大到90~200m²，一些别墅型住宅甚至达到500~600m²,显然家用空调器已越来越不适应较高档次住宅发展的需要,家用

2、中央空调便应运而生。   目前典型的家用中央空调系统大致有三种类型：家用小型空气源中央空调系统、家用变频多联中央空调系统、风管式家用中央空调系统。从我国目前的技术水平和空调生产状况来看,空气源家用中央空调系统比较适合于我国国情。下面重点介绍家用空气源冷热水空调系统的设计及需要注意的问题。   1．系统冷热负荷的确定及设备选择   计算出住宅的冷负荷后，由于所有末端设备同时使用的可能性很小，计算系统的总冷负荷时，应根据用户的要求及使用性质考虑不同的使用系数。供热时,则应根据不同的供热方式来选取同时使用系数及考虑户间传热

3、的影响。确定总冷热负荷之后根据本地区的气象条件和能源供应状况进行合理的设备选择，如空气源冷热水机组、空气源单冷机组+热水炉、空气源单冷机组+城市热源等。室内末端设备一般为风机盘管和空调箱,选用末端设备时应考虑1.2的间歇使用系数和1.2的临室无空调时内围护结构的负荷附加系数。   选用空气源机组时，应按当地最佳平衡点来选择。最佳平衡点选择机组的一般步骤为：   ①计算最佳平衡点温度下的建筑物热负荷。   ②把该平衡点温度下的供热量，换算到标准工况下的制热量选择空气源冷热水机组。   ③通过查询生产厂家的样本或技术资料

4、，求得该机组在冬季空调设计工况下的制热量，并由设计热负荷求得辅助热源的容量。   ④通过查询生产厂家的样本或技术资料，求得该机组在夏季空调设计工况下的制冷量，如果不能满足空调冷负荷的要求，则应补充辅助冷源，考虑到冷机布置的方便，一般选用风冷单冷机组作辅助冷源   按此方法选择机组，一般来说不会存在夏季空调设计工况下热泵机组所提供的冷量远大于空调设计冷负荷的情况。   2．空气源机组的除霜   由于众所周知的原因，空气源的应用受到气候条件的约束，在热泵技术较为领先的日本曾有“采暖度日数HDD<3000”的推荐使用标准，

5、在我国使用范围曾一度划定在长江中下游地区，目前指导工程设计的各种文献将冬季室外计算温度tw=-3ºC定作最低线。然而在过去的十多年其应用范围向北扩展的趋势是显而易见的，西安、郑州、烟台、北京等城市都多有应用。   有研究者提出了计算空气—水热泵干湿工况转变临界湿度和结霜临界湿度的方法，建立了求解这两个临界相对湿度的空气源模型，求解出不同的出水温度和不同的空气温度下的这两个临界湿度值，绘制出使用空气—水热泵时的结霜区域和干工况区域。45ºC出水时，空气源机组运行时的结霜区域和干工况区域的分界线走向大致沿着拉萨—兰州—太

6、原—石家庄—济南一线。此线以北区域空气源运行时，不会结霜；而此线以南，机组都存在不同程度的结霜。   在空气源机组的结霜机理方面近些年也进行了相关的实验研究，研究结果表明，空气侧换热器结霜过程中，不仅霜的厚度发生变化，霜的密度也在变化，刚开始结霜时，结霜量主要是增加霜的厚度，而密度变化很小。随着时间的推移，霜的厚度增加减缓，而密度变化增加，而且霜的密度随着时间呈抛物线规律变化。研究结果表明，在不同的工况下，空气侧换热器的结霜情况是不同的。在空气温度一定时，相对湿度越大，结霜越严重，融霜的时间间隔越短；在空气相对湿度一

7、定时，0ºC工况的结霜比-4ºC工况的结霜严重。   低温条件下作制热运行时的除霜，就是为了防止因霜层积聚恶化蒸发器的换热过程。显然，空气源冷热水机组除霜控制方法的时间控制法是不符合霜厚度随时间的变化规律的。同样，许多生产厂家虽采用时间—温度控制法，但还是采用统一固定的除霜启动值和除霜时间值，因此由于空气温度、相对湿度的不同，结霜的厚度不同，除霜效果也就不一样。结霜规律的正确预测和掌握，才是保证除霜效果良好的前提。理想的除霜程序应该是既能在霜层积聚时及时除霜，又不在无霜时作无效除霜运行。目前常用的融霜方法除时间控制法

8、、时间—温度控制法外，还有旁通除霜法、压差控制法，变频压缩机和电子膨胀阀的热泵机组的显热除霜法以及MP99电脑除霜、智能除霜、模糊除霜等等，研究可靠的有效除霜技术，是发展和推广家用空气源中央空调系统的关键技术。   在生产厂家产品的样本中，热泵的制热量仅是标准工况下的瞬时热量，当盘管表面结霜时，机组效率迅速下降，因此，空气源机组冬季的制热量应根