風冷熱泵冷熱水機組總體布局

【摘要】風冷熱泵冷熱水機組總體布局與主要部件配置的分析

1 前言

風冷熱泵冷熱水機組作為中央空調的冷熱源有其設備利用率高，一機冬夏兩用，省去了水冷冷水機組所需的冷卻水系統和供熱鍋爐，對節水、節能和環保均有積極意義，以及安裝方便，可置于屋頂，不占建筑面積等特點，近年來在長江流域及以長江南地區得到廣泛應用。本文對風冷熱泵冷熱水機組的總體布局及主要部件的配置作了較A的分析，為這類機組的設計與選用提供參考。

2 風冷熱泵冷熱水機組風側換熱器型式與總體布局

制冷量在3-15RT左右的風冷熱泵冷熱水機組一般稱為別墅式的小型機組，中大型機組的制冷量范圍為20-400RT左右。

小型別墅式機組風側換熱器的型式與出風方式有：
（1）斜側出風，壓縮機等在下部；
（2）平側出風，壓縮機等在下部；
（3）平側出風，壓縮機在一側；
（4）頂出風，翅片管直立到底，壓縮機在內側。對于平側出風使用上下兩個風機，而每個風機對應一個獨立制冷系統時，應注意在兩個系統交替除霜的情況下，對下部翅片換熱器不利，當上部除霜時，化霜的水落在下部翅片上，會導致下部翅片嚴重結冰。

整體式機組空氣側換熱器型式及機組布局有以下幾種：
（1）上部直立翅片空氣側換熱器。下部壓縮機與水側換熱器等部件；
（2）空氣側換熱器直立到底，壓縮機及水側換熱器在內部，
（3）空氣側換熱器直立到底，水側換熱器在內部，壓縮機在一頭或兩頭；
（4）上部W型空氣側換器，下部為壓縮機與水側換熱器；
（5）V字型空氣側換熱器，壓縮機在翅片外側布置。因此，考慮機組的維修性，以壓縮機放在一頭或兩頭為好。

對于模塊化機組，空氣側換熱器大多數為V字型結構。中部換熱器的換熱效果遠不如兩側，中部模塊的進風量不足，風速小。

大型空氣側翅片換熱器風機的選配非常重要，要達到預期的換熱效果，應充分考慮到換熱器表面進風不均勻情況。足夠的進風量對夏季高溫運行及冬季解翅片表面結霜均有利，必要時可考慮采用變速風機以適當不同工況的要求。不少空氣側換熱器下部一段設計成共同的過冷（過熱）段，這樣對整機穩定運行較為有利。

空氣側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。翅片間距一般應不小于2mm。為強化翅片管內側的傳熱，用內螺紋管代替光管，可較大幅度地提高傳熱系數。翅片管表面處理，如涂親水膜以減少空氣側的風阻和防腐，涂抗氧化層以防止空氣（尤其海邊使用）對鋁翅片腐蝕以及對翅片涂黑處理，可增強翅片的表面傳熱系數。

對小型---氣式熱泵的室內換熱器以COP最大為目標函數進行了優化計算，在制冷工況下優化，換熱器的回路數為6，制冷、制熱同時優化，換熱器回路數為4。

3 水側換熱器

小型別墅式及模塊化風冷熱泵冷熱水機組的水側換熱器的型式有：套管式、板式及立式盤管式。

熱泵型冷熱水機組中的制冷劑--——水換熱器以采用波紋狀的內螺紋管比較合適。

各種水側換熱器各有其特點，對于套管式和立式盤管式換熱器，要注意在設計與制造時解決其主要問題，使用板式換熱器還應使用戶了解其特點，重視水質問題。水側換熱器有有效的防凍保護。

4 節流裝置

小型風冷熱泵熱水機組用一個勢力膨脹閥，由4個單向閥控制制冷、制熱走向，也有用毛細管做制熱時輔助節流用，中大型機組由于制冷、制熱不同工況制冷劑循環量變化大，需兩個或多個熱力膨脹閥以適應工況要求，在液態管路阻力大的場合，如分液頭阻力大，要注意適當加大相應膨脹閥的空量，以免出現供液不足的情況。

風冷熱泵的生產廠家應注意電子膨脹閥的應用研究。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，控制制冷劑循環量，比熱力膨脹閥更為有效地適應負荷的變化，使機組部分負荷性能得到提高。在除霜循環中，電子膨脹閥也可及時達到除霜所需的開度，提高機組的除霜性能。

5 壓縮機的型式

小型別墅式與模塊化機組使用全封閉往復式壓縮機或全封閉渦旋式壓縮機。整體式機組一般使用半封閉往復式壓縮機或半封閉螺桿式壓縮機。目前使用較多的全封閉壓縮機是往復式壓縮機。在別墅型機組和模塊化機組中使用全封閉渦旋壓縮機的，渦旋式壓縮機各方面的性能都優于往復壓縮機，渦旋壓縮機零件少，能效比高，對濕壓縮不敏感，在高壓縮比地可采用噴液冷卻，與往復壓縮機相比由于其泄露小，無余隙容積，流動損失小，在熱泵運行的高壓比下仍可有較高的確良容積效率，這種機型更宜用于熱泵運行，將成為該范圍內往復壓縮機的替代機種。對于整體式機組，半封閉螺桿壓縮機的性能也優于往復壓縮機。其夏季制冷運行季節能效比比往復壓縮機高6-8%，冬季運行供熱性能系數比往復壓縮機提高12-13%。對于比較寒冷，工況條件較差的地區以使用螺桿壓縮機為宜 。