風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組總體布局

【摘要】風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)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(jī)組作為中央空調(diào)的冷熱源有其設(shè)備利用率高，一機(jī)冬夏兩用，省去了水冷冷水機(jī)組所需的冷卻水系統(tǒng)和供熱鍋爐，對(duì)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(diǎn)，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(duì)風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)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(jī)組的設(shè)計(jì)與選用提供參考。

2 風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)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(jī)組一般稱為別墅式的小型機(jī)組，中大型機(jī)組的制冷量范圍為20-400RT左右。

小型別墅式機(jī)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(jī)等在下部；
（2）平側(cè)出風(fēng)，壓縮機(jī)等在下部；
（3）平側(cè)出風(fēng)，壓縮機(jī)在一側(cè)；
（4）頂出風(fēng)，翅片管直立到底，壓縮機(jī)在內(nèi)側(cè)。對(duì)于平側(cè)出風(fēng)使用上下兩個(gè)風(fēng)機(jī)，而每個(gè)風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立制冷系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意在兩個(gè)系統(tǒng)交替除霜的情況下，對(duì)下部翅片換熱器不利，當(dāng)上部除霜時(shí)，化霜的水落在下部翅片上，會(huì)導(dǎo)致下部翅片嚴(yán)重結(jié)冰。

整體式機(jī)組空氣側(cè)換熱器型式及機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)在一頭或兩頭；
（4）上部W型空氣側(cè)換器，下部為壓縮機(jī)與水側(cè)換熱器；
（5）V字型空氣側(cè)換熱器，壓縮機(jī)在翅片外側(cè)布置。因此，考慮機(jī)組的維修性，以壓縮機(jī)放在一頭或兩頭為好。

對(duì)于模塊化機(jī)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(yuǎn)不如兩側(cè)，中部模塊的進(jìn)風(fēng)量不足，風(fēng)速小。

大型空氣側(cè)翅片換熱器風(fēng)機(jī)的選配非常重要，要達(dá)到預(yù)期的換熱效果，應(yīng)充分考慮到換熱器表面進(jìn)風(fēng)不均勻情況。足夠的進(jìn)風(fēng)量對(duì)夏季高溫運(yùn)行及冬季解翅片表面結(jié)霜均有利，必要時(shí)可考慮采用變速風(fēng)機(jī)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(jì)成共同的過冷（過熱）段，這樣對(duì)整機(jī)穩(wěn)定運(yùn)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(qiáng)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(duì)鋁翅片腐蝕以及對(duì)翅片涂黑處理，可增強(qiáng)翅片的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。

對(duì)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(jìn)行了優(yōu)化計(jì)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(shí)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(jī)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(jī)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(diǎn)，對(duì)于套管式和立式盤管式換熱器，要注意在設(shè)計(jì)與制造時(shí)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(diǎn)，重視水質(zhì)問題。水側(cè)換熱器有有效的防凍保護(hù)。

4 節(jié)流裝置

小型風(fēng)冷熱泵熱水機(jī)組用一個(gè)勢(shì)力膨脹閥，由4個(gè)單向閥控制制冷、制熱走向，也有用毛細(xì)管做制熱時(shí)輔助節(jié)流用，中大型機(jī)組由于制冷、制熱不同工況制冷劑循環(huán)量變化大，需兩個(gè)或多個(gè)熱力膨脹閥以適應(yīng)工況要求，在液態(tài)管路阻力大的場(chǎng)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(fù)荷的變化，使機(jī)組部分負(fù)荷性能得到提高。在除霜循環(huán)中，電子膨脹閥也可及時(shí)達(dá)到除霜所需的開度，提高機(jī)組的除霜性能。

5 壓縮機(jī)的型式

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