小型商用涡旋式风冷热泵机组的技术发

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1、小型商用涡旋式风冷热泵机组的技术发展上海一冷开利空调设备有限公司周雷封晓伦朱晖联合开利（上海）空调有限公司张小力摘要：本文从压缩机技术、环保工质、制冷系统优化设计、除霜技术、控制系统等多角度阐述了小型商用涡旋式风冷热泵机组的技术现状及发展趋势。1前言随着社会对空调设备在环保、节能方面的要求增强，风冷热泵机组因其具有设备利用率高，结构紧凑，安装使用方便等独特的优点，越来越广泛地被用户所接受，近年来在广大南方地区及长江流域得到了广泛地应用。特别是小型商用风冷热泵机组，其冷/热量范围一般在40~250Kw左右，适用于学校、宾

2、馆、饭店、商场、超市、办公楼等多种场合。同时也应注意到风冷热泵机组亦存在着诸如噪音较高、除霜技术不完善、冬季室外温度较低不能运行等缺点，因此如何进一步提高风冷热泵机组的设计水平，改善运行性能，将是今后几年内制冷空调界研究的重点。本文将从压缩机技术、环保工质、制冷系统优化设计、除霜技术、控制系统设计等若干方面阐述小型风冷热泵机组技术现状和发展趋势，为这类机组的设计与应用提供参考。2压缩机技术制冷压缩机是制冷空调设备的心脏部件，如何在系统中选择和使用好压缩机，直接关系到风冷热泵机组的性能和可靠性。与往复式压缩机相比较，涡旋

3、式压缩机具有效率高、运转平稳、结构简单、形小量轻、噪声振动低的特点。与往复式压缩机的对比实验表明，涡旋式压缩机体积小40%，重量轻15%，效率高10%，噪声低5dB(A)。因此目前小型商用风冷热泵机组大多首选涡旋式压缩机。涡旋式压缩机由Creux于1905年发明并取得美国专利，近20年来在结构设计和精密加工方面取得了突破性的进展，被公认为是在小型空调领域内效率最高的压缩机型。因此许多著名的压缩机制造厂商加紧了对该机型的研发，如谷轮公司最新推出的柔性涡旋系统，可以确保压缩机在不同工况下动静盘之间保持稳定的间隙，可靠地运行

4、。又如考虑到涡旋盘在运行中的热弹性变形，日本学者提出了涡旋盘变壁厚的设计方案，使动静盘沿涡旋曲线的径向间隙在吸气侧和排气侧完全一致，保证了压缩机的高效、可靠运行。压缩机能否在低温环境中安全运行是风冷热泵机组最关键的问题之一。涡旋式压缩机属全封闭制冷压缩机，而典型的全封闭压缩机因为它的基本结构决定了不太适合在较低温下使用。因为一方面必须让压缩机回液来保证电机的冷却，但同时过量的回液可能使润滑油稀释，导致润滑系统失效。因此在压缩机设计中，必须正确对待这一矛盾，一方面可采用气液分离器防止大量制冷剂回流到压缩机，另一方面改进润

5、滑系统，使压缩机轴承表面得到加强，为能在高压比下运行提供更高的可靠性。随着国内外对涡旋压缩机内在机理的进一步深入研究，风冷热泵系统适应低温环境的能力不断提高，扩大了风冷热泵机组在更广大地区的应用。3环保工质目前商用和民用风冷热泵机组广泛使用制冷剂HCFC-22（二氟一氯甲烷）。HCFC-22具有良好的热力和传输性能，并有宽广的材料兼容性，但它的ODP值为0.055，被列为蒙特利尔议定书中受控物质之一。作为过渡制冷剂HCFC-22将逐渐停止使用，因为它也含氯，不过比CFCs含量少而已。我国入世已成定局，随着加入WTO后进

6、口零部件关税的降低，国内企业产品的成本优势将加明显，可以预见小型风冷热泵产品将继家用空调产品后进入发达国家市场。企业在开发产品时，不仅要看国内市场，还要关注全球市场。发达国家对产品的环保性要求极高，如欧盟的小型商用风冷热泵厂商已全部能够提供HFC制冷剂的产品，并将在近期淘汰以HCFC-22为制冷剂的产品。国内空调业只有在环保方面实现技术上的重大突破，才能保证自己的产品在与国外同行竞争中处于优势。替代HCFC-22的制冷剂很多，目前广泛应用的主要有：HFC-134a，HFC-410A，HFC-407C（见下表）。HFC-

7、134a可作为理想的低压类替代制冷剂，对臭氧层完全没有破坏，并具有和HCFC-22接近的热力性能，在这三种制冷剂中应用最为广泛。但为了提高效能，所有管路以及换热器本身都需要放大尺寸以降低流阻，保持合理的运行效率，并且需要增大压缩机容积排量。HFC-134a主要运用于制冷量大于200kW的螺杆和离心机组中。HFC-410A由HFC-32和HFC-125混合而成，是一种近共沸混合制冷剂。近共沸混合物具有极小的温度滑移。HFC-410A是一种高压类制冷剂，它在比HCFC-22高50%-70%的高压下运行，如果系统按HFC-4

8、10A的特性优化后可得到比HCFC-22更优良的性能。但同时，系统的大部分部件需要承受高压，如压缩机、热交换器、膨胀阀等。HFC-410A主要用于小型家用空调中。HFC-407C是一种非共沸制冷剂，由HFC-32、HFC-125、HFC-134a三种制冷剂混合而成。它在容量和压力方面与HCFC-22最为接近，可以说是HCFC-22