空气源热泵机组设计应用及案例分析

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1、空气源热泵机组设计应用及案例分析空气源热泵机组（简称“热泵机组”）自二十世纪四十年代发明至今，其技术已日臻完善，广泛应用于办公楼、宾馆、娱乐业、厂房、住宅等各行各业不同规模的工程中，市场占有率一直较高，究其原因，皆因其有如下优点：热泵机组夏季供冷，冬季供热，不需另设锅炉房；主机安装在屋顶，可省去冷冻机房、锅炉房土建投资及冷热系统投资；COP值较高，自动化程度高。　　一、热泵机组类型及其特点：　　1．涡旋式压缩机热泵机组：　　涡旋式压缩机为容积式压缩机，具有运转平稳、振动小、噪音低等优点，常用于空气-空气热泵机组，适用于中、小型工程。　　2．活

2、塞式压缩机热泵机组：　　活塞式压缩机为容积式压缩机，结构复杂、转速低、振动大、噪音大、单机容量较小，多机头组合可拼装成100万大卡/时左右热泵机组，COP=3.0～3.5；　　3．螺杆式压缩机热泵机组：　　螺杆式压缩机也为容积式压缩机，结构简单、运转平稳、振动小、噪音低、寿命长，COP=3.5～4.5,适用于中、小型工程，多机头热泵机组可用于较大工程。单螺杆为平衡式单向运转，磨损小，无轴向推力，其排气效率比双螺杆略低。　　二、热泵机组设计：　　1．选用原则：　　热泵机组有优点也有缺点，与同容量单冷冷水机组相比，其用电量大，造价高，冬季随室外气

3、温下降制热量衰减严重、结霜严重等，因此，①当某工程有蒸汽源时，空调冷热源应尽量采用“单冷冷水机组加热交换器”方案。无锡市正在形成城市蒸汽热力网，我们应优先采用以上方案。②本人认为医院、宾馆等对冬季采暖温度要求较高的工程不适宜采用热泵机组，办公楼、饭店等工程则较适宜，因为它们一般白天使用，热泵机组制热量衰减小，就算采暖效果差些，室内人员可多穿衣服，影响小些。　　2．选型方法：　　尽管江南地区一般工程冷负荷大于热负荷，但空调设计人员应计算出工程夏季冷负荷及冬季热负荷，按机组制冷量≥空调冷负荷来选择热泵机组型号，然后看以下不等式是否成立：热泵机组在

4、冬季室外空调计算温度（如：无锡地区为-5℃）下的制热量≥工程冬季热负荷。①若该不等式成立，则热泵机组选型适宜。②若该不等式不成立，则应在空调水管上设辅助加热装置或增大热泵机组容量。江南地区一般工程以上不等式是成立的。　　3．活塞式及螺杆式热泵机组若干性能比较：　　由于活塞式及螺杆式压缩机其结构型式不一样，因此在系统的运行维护方面可能会出现不同的问题，设计人员应在认真研究各类机型性能基础上注意合理选型。　　①烧压缩机问题：活塞式或螺杆式机组均存在，经分析：原因之一是蒸发器选型不当所致，例如，（采用F-22制冷剂）选用满液式蒸发器时因回油困难就易

5、烧压缩机；原因之二是润滑系统有杂质致使润滑油脏或压缩机吸气过滤网因杂质堵塞而被吸破致使杂质吸入压缩机，杂质易损坏电机绝缘层；原因之三是过热保护、过压保护、短路保护等失灵所致；　　②液击问题：其实液击对活塞式及螺杆式压缩机都是不利的，两者压缩效率都要降低；　　③压缩机效率的控制问题：活塞式及螺杆式热泵机组制冷（热）量由其容量调节电磁阀调节，活塞式压缩机部分负荷时可减少运行气缸数来调节，螺杆式压缩机则靠滑阀调节。在部分负荷时，两者轴功率均降低，运行COP值差不多；　　④润滑油问题：活塞式及螺杆式压缩机在夏冬季均需对润滑油加热，使润滑油中制冷剂挥发

6、出来，保证压缩机正常润滑；　　⑤维护保养问题：活塞式压缩机零部件约268个，易损件多，运输1000小时后需中修一次，维修量大；而螺杆式压缩机零部件约26个，易损件少，无故障运转时间长。　　⑥噪音问题：螺杆式热泵机组主要噪音源是风机，机组一般噪音在80dB(A)左右，因此机组应选用低噪音、低转速、振动小（经动静平衡测试）的风机产品，如选用德国施乐百公司轴流风机，100RT螺杆式热泵机组噪音可控制在74dB(A)左右。而活塞式热泵机组噪音一般在80dB(A)以上。我们要注意噪音的标准测法及测音室与普通环境下的区别问题；　　⑦我们也要注意厂家样本上

7、热泵机组冬季制热量是在8℃环境温度下的值，不是冬季空调计算温度下之值。　　三、热泵机组设计案例分析：　　以下把本人近几年在设计中遇到的或见到的热泵机组案例分析于后，与同行们共同探讨。　　案例Ⅰ：A工程为历史悠久且具有地方特色的对外营业饭店，设在屋面上的六台中央空调热泵机组型号为YCA90H（制冷量：81kW），水泵型号为SB-X80-65-155K（90t/h；31m；11kW）。图一为屋顶热泵机组管道布置平面图。　　系统运行后，发现部分热泵机组启动不了。本人先对冷冻水泵检查，发现水泵运行电流为额定电流的一半，水泵厂承认质量有问题，换叶轮后其

8、参数基本接近于设计值。系统再次运行后，个别热泵机组启动不了的问题依然存在，这说明该问题的根源不是水泵。这时有的设计人员开始怀疑一泵拖六台热泵机组及冷冻水管采用异程布