風冷熱泵機組工程設計

風冷熱泵機組風冷熱泵

風冷熱泵機組在使用中不同程度的都存在這樣一種現(xiàn)象，即夏季制冷量不足，冬季制熱量不足的現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，這里除了設備本身的因素外也有工程設計中的問題。主要是設備布置不合理造成氣流短路，夏季機組高溫排風被重新吸入，造成進風溫度過高冷凝壓力上升，導致機組制冷量下降；冬季正在融霜的機組排出的濕空氣被旁邊正在供暖的機組吸入造成吸入空氣濕度過高，加劇了供暖機組的結霜速度，從而使其融霜時間延長，供暖時間減少，從而使機組的供熱量減少。

因此風冷熱泵應盡可能布置在室外，進風應通暢，排風不應受到阻擋。避免造成氣流短路。如有阻擋物，應符合一定的要求。許多生產(chǎn)等單位提供的設計手冊中對機組之間的間距及機組與墻間的距離均有明確要求，大致如下：機組間的距離應保持在2米以上，機組與主體建筑（或高度較高的女兒墻）間的距離應保持在3米以上。另外為避免排風短路在機組上部不應設置擋雨棚之類的遮擋物。如果機組必須布置在室內，應采取提高風機靜壓的辦法，接風管將排風排至室外。排風口的風速要大（7米/秒），使其具有一定的射程，而進風口速度則要?。?米/秒），進排風口垂直高差應盡可能大，以避免氣流短路。

風冷熱泵機組輔助熱源

風冷熱泵冬季的供熱量是隨室外氣溫的下降而降低，室外氣溫每降低1℃，供熱量大約降低2%；而隨室外氣溫的下降，室內需熱量卻需增加，所以應考慮設置輔助熱源，輔助熱源可以是電鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、汽-水熱交換器等等。根據(jù)工程經(jīng)驗風冷熱泵機組每1RT制冷是配置0.6kW輔助熱源是較為穩(wěn)妥的，這樣的配置可以充分保證整幢建筑在冬季的空調效果。當然許多工程出于投資的考慮往往不配置輔助熱源，這也是許多采用熱泵的建筑在冬季空調效果不好的其中一個原因。

影響風冷熱泵冬季供熱量的主要原因是冬季室外空氣的相對濕度，特別是室外空氣相對濕度大于75%的地區(qū)，風冷熱泵的結霜較快；除霜時須停止供熱，使機組的總供熱量下降，功耗增大。因此筆者建議冬季室外空氣相對濕度平均值高于75%的地區(qū)不宜使用此類機組。如若有其它原因而必須選用熱泵機組的話，應考慮配置輔助熱源。

風冷熱泵機組噪聲控制

風冷熱泵空調工程的噪聲控制首先是在設備選型階段就要優(yōu)先選擇噪聲較低的品牌，單臺風冷熱泵的噪聲一般在65～85dB之間，每增加一臺機組，整體噪聲將增加3dB，當一個工程中熱泵的臺數(shù)較多時則噪聲就較難控制。因此在選用熱泵的工程中機組的臺數(shù)不宜過多，換句話講就是熱泵不宜在大型空調工程中采用，一般情況一個工程的熱泵臺數(shù)不應超過5臺。

另外，在機組的布置中除應考慮排風通暢，避免排風回流以外，在機組的底座及進出水管處必須安裝減震裝置，隔震效率要滿足設計要求。在供冷、供熱站內的空調水主干管道要安裝有減震的吊架或支架，防止機組和水泵的振動通過管道傳到其它地方。

再則，在有條件的情況下機組應盡可能布置在主樓屋面，減小其噪聲對主樓本身和周圍環(huán)境的影響。

國內風冷熱泵機組的保護與控制多采用計算機控制，其又包括可編程控制和微電腦控制，兩者的控制原理大致相同。

一臺風冷熱泵的安全保護系統(tǒng)至少要包括以下幾個方面：

（1）吸氣壓力過低保護

（2）排氣壓力過高保護

（3）油壓保護

（4）冷水溫度過低保護

（5）水側換熱器斷水保護

（6）壓縮機啟動時間間隔保護

（7）壓縮機內藏電機過熱保護

（8）電機過載保護

（9）電源電壓過低保護

（10）三相電缺相保護

（11）油溫控制

風冷熱泵控制至少要包括：

（1）除霜控制

（2）多臺壓縮機順序控制

（3）能量調節(jié)

（4）故障停機與顯示

（5）遠程控制接口（用于遠程設置運行參數(shù)以及控制機組啟停、將機組運行參數(shù)和故障內容顯示于控制終端）

風冷熱泵機組的系統(tǒng)分析，就是在風冷熱泵的選型過程中除了比較各自的制冷量、制熱量、COP值、噪聲、運行重量、外形尺寸等參數(shù)外，還要對其各自的壓縮機型式、冷凝器型式及布置、熱力膨脹閥的配置、蒸發(fā)器型式、除霜方式、能量調節(jié)方式以及熱泵系統(tǒng)的自控和安全保護等等加以分析，比較其各自在系統(tǒng)配置方面的優(yōu)缺點。

壓縮機的型式：

用于風冷熱泵的壓縮機型式主要有活塞式、渦旋式、螺桿式三種型式。根據(jù)熱泵工作的特點是運行時間長、壓縮比大等情況，筆者認為渦旋式和螺桿式壓縮機將成為熱泵壓縮機的主流。其理由是：

1.渦旋式和螺桿式壓縮機較活塞式壓縮機具有傳動件少，從而使壓縮機的磨擦損耗相應減少，整機的效率相應提高。

2.由于熱泵機組的壓縮比較大，因此對于活塞式壓縮機在相同的余隙容積下其容積效率下降，從而造成整機效率的下降。而渦旋式和螺桿式壓縮機不存在這方面的問題。

3.用于風冷熱泵的壓縮機其工作環(huán)境較其它在普通空調工況下工作的壓縮機要惡劣，每的運行時間也較長，工況變化范圍也較大，因此對壓縮機的可靠性要求就較高。渦旋式和螺桿式壓縮機具有零部件少，結構緊湊的特點，所以尤其適用于熱泵機組。

4.所采用的風冷熱泵機組一般都采用熱氣除霜的方法來排除冬季供熱工況下空氣側換熱器上積聚的霜。在除霜開始和結束時，系統(tǒng)要進行反向運行，在原冷凝一方盤管中所積聚的液體制冷劑由于其中壓力突然降低為吸汽壓力而大量涌向壓縮機，造成壓縮機的濕沖程，這對于渦旋式和螺桿式壓縮機而言并沒有什么大問題，而這對于活塞式壓縮機來講極易造成氣閥和連桿的損壞。

5.另外就熱泵壓縮機本身而言渦旋式和半封閉螺桿式比活塞式的噪聲要低。

風冷熱泵機組冷熱量

這個參數(shù)是決定風冷熱泵正常使用的最關鍵參數(shù)，它是指風冷熱泵的進風溫度、進出水溫度在設計工況下時其所具備的制冷量或制熱量。它可從有關廠家提供的產(chǎn)品樣本中查得。但在設計中也發(fā)現(xiàn)這樣的情況，那就是有的廠商所提供的樣本參數(shù)并未經(jīng)過測試而是抄自其它廠家的相關樣本。這給設計人員的正確選型帶來了一定困難。因此筆者建議在有條件的情況下設計人員可根據(jù)有關廠家的風冷熱泵所配置的壓縮機型號，從壓縮機生產(chǎn)廠家處獲得該壓縮機的變工況性能曲線，根據(jù)熱泵的設計工況查得該壓縮機在熱泵設計工況下的制冷量和制熱量，從而判斷該樣本所提供參數(shù)的真?zhèn)巍?h3 class="title-text">風冷熱泵機組COP值

該值是確定風冷熱泵性能好壞的重要參數(shù)，其值的高低直接影響到風冷熱泵使用中的耗電量，因此，應盡量選擇COP值高的機組。我國國家標準是COP值為2.57，多數(shù)進口或合資品牌的COP在3左右，個別進口品牌的高效型機組其值可達到3.8。

風冷熱泵機組噪聲

噪聲也是衡量一臺風冷熱泵機組的重要參數(shù)，它直接關系到熱泵運行時對周圍環(huán)境的影響。國內有關專家曾根據(jù)工程實測對各類進口熱泵的噪聲劃分為三檔，第一檔在85dB以上、第二檔在75～85dB之間、第三檔在75dB以下。我們在進行工程設計選型中應優(yōu)先選擇噪聲在80dB以下的機組。

風冷熱泵機組外型尺寸

風冷熱泵機組大多布置在室外屋頂，它在進行設備布置時對設備與周圍墻面的間距、設備之間的間距都有明確要求，因此我們在進行設備選型時必須考慮所選設備尺寸是否符合設備布置的尺寸要求。在性能相同的前提下應優(yōu)先選用尺寸較小的機組，以減小設備的占地面積。

風冷熱泵機組運行重量

由于風冷熱泵機組大多布置在屋面，因此在選型時必須考慮屋面的承重能力，必要時應與結構專業(yè)協(xié)商，增強屋面的承重能力。但在設備選型時我們應優(yōu)先選擇運行重量較輕的機組。

1.風冷熱泵機組屬中小型機組，適用于200-10000平方米的建筑物。

2.空調系統(tǒng)冷熱源合一，更適用于同時具有采暖和制冷需求的用戶，省去了鍋爐房。

3.機組戶外安裝，省去了冷凍機房，節(jié)約了建筑投資。

4.風冷熱泵機組的一次能源利用率可達90%，節(jié)約了能源消耗，大大降低了用戶成本。

5.無須冷卻塔，同時省去了冷卻水泵和管路，減少了附加設備的投資。

6.風冷系統(tǒng)替代冷卻水系統(tǒng)，更適用于缺水地區(qū)。