空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在家用中央空調(diào)中的應(yīng)用

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1、空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在家用中央空調(diào)中的應(yīng)用簡(jiǎn)介：空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)為家用中央空調(diào)的一種主要的空調(diào)方式，本文詳細(xì)闡述了空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)、主要性能及設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題。關(guān)鍵字：空氣源熱泵家用中央空調(diào)冷熱負(fù)荷隨著生活水平的提高，人們對(duì)住宅環(huán)境的要求越來(lái)越高，尤其是對(duì)居室空氣環(huán)境提出了越來(lái)越高的要求。最初人們采用窗式空調(diào)器、分體式、壁掛式等家用空調(diào)器來(lái)降低室內(nèi)溫度，但由于沒(méi)有室外新風(fēng)，使得住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)難以得到保證；分體式空調(diào)的室外機(jī)和窗式空調(diào)的安裝預(yù)留洞成為破壞房屋建筑立面和破壞城市景觀的重要因素。而且，近年來(lái)隨著居住條件的不斷改善，普通居民住宅建筑面積已擴(kuò)大到90~200m

2、²，一些別墅型住宅甚至達(dá)到500~600m²,顯然家用空調(diào)器已越來(lái)越不適應(yīng)較高檔次住宅發(fā)展的需要,家用中央空調(diào)便應(yīng)運(yùn)而生。[1]目前典型的家用中央空調(diào)系統(tǒng)大致有三種類型：家用小型空氣源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)、家用變頻多聯(lián)中央空調(diào)系統(tǒng)、風(fēng)管式家用中央空調(diào)系統(tǒng)。從我國(guó)目前的技術(shù)水平和空調(diào)生產(chǎn)狀況來(lái)看,空氣源熱泵家用中央空調(diào)系統(tǒng)比較適合于我國(guó)國(guó)情。下面重點(diǎn)介紹家用空氣源熱泵冷熱水空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及需要注意的問(wèn)題。1.系統(tǒng)冷熱負(fù)荷的確定及設(shè)備選擇計(jì)算出住宅的冷負(fù)荷后，由于所有末端設(shè)備同時(shí)使用的可能性很小，計(jì)算系統(tǒng)的總冷負(fù)荷時(shí)，應(yīng)根據(jù)用戶的要求及使用性質(zhì)考慮不同的使用系數(shù)。供熱時(shí),

3、則應(yīng)根據(jù)不同的供熱方式來(lái)選取同時(shí)使用系數(shù)及考慮戶間傳熱的影響。確定總冷熱負(fù)荷之后根據(jù)本地區(qū)的氣象條件和能源供應(yīng)狀況進(jìn)行合理的設(shè)備選擇，如空氣源熱泵冷熱水機(jī)組、空氣源單冷機(jī)組+熱水爐、空氣源單冷機(jī)組+城市熱源等。室內(nèi)末端設(shè)備一般為風(fēng)機(jī)盤(pán)管和空調(diào)箱,選用末端設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮1.2的間歇使用系數(shù)和1.2的臨室無(wú)空調(diào)時(shí)內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的負(fù)荷附加系數(shù)。選用空氣源熱泵機(jī)組時(shí)，應(yīng)按當(dāng)?shù)刈罴哑胶恻c(diǎn)來(lái)選擇。最佳平衡點(diǎn)選擇機(jī)組的一般步驟為：①計(jì)算最佳平衡點(diǎn)溫度下的建筑物熱負(fù)荷。②把該平衡點(diǎn)溫度下的供熱量，換算到標(biāo)準(zhǔn)工況下的制熱量選擇空氣源熱泵冷熱水機(jī)組。③通過(guò)查詢生產(chǎn)廠家的樣本或技術(shù)資料，求得該機(jī)組在冬季空調(diào)設(shè)計(jì)

4、工況下的制熱量，并由設(shè)計(jì)熱負(fù)荷求得輔助熱源的容量。④通過(guò)查詢生產(chǎn)廠家的樣本或技術(shù)資料，求得該機(jī)組在夏季空調(diào)設(shè)計(jì)工況下的制冷量，如果不能滿足空調(diào)冷負(fù)荷的要求，則應(yīng)補(bǔ)充輔助冷源，考慮到冷機(jī)布置的方便，一般選用風(fēng)冷單冷機(jī)組作輔助冷源按此方法選擇機(jī)組，一般來(lái)說(shuō)不會(huì)存在夏季空調(diào)設(shè)計(jì)工況下熱泵機(jī)組所提供的冷量遠(yuǎn)大于空調(diào)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷的情況。[2]2.空氣源熱泵機(jī)組的除霜由于眾所周知的原因，空氣源熱泵的應(yīng)用受到氣候條件的約束，在熱泵技術(shù)較為領(lǐng)先的日本曾有“采暖度日數(shù)HDD<3000”的推薦使用標(biāo)準(zhǔn)，在我國(guó)使用范圍曾一度劃定在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，目前指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)的各種文獻(xiàn)將冬季室外計(jì)算溫度t;C定作最

5、低線。然而在過(guò)去的十多年其應(yīng)用范圍向北擴(kuò)展的趨勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，西安、鄭州、煙臺(tái)、北京等城市都多有應(yīng)用。有研究者提出了計(jì)算空氣—水熱泵干濕工況轉(zhuǎn)變臨界濕度和結(jié)霜臨界濕度的方法，建立了求解這兩個(gè)臨界相對(duì)濕度的空氣源熱泵模型，求解出不同的出水溫度和不同的空氣溫度下的這兩個(gè)臨界濕度值，繪制出使用空氣—水熱泵時(shí)的結(jié)霜區(qū)域和干工況區(qū)域。45ºC出水時(shí)，空氣源熱泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)的結(jié)霜區(qū)域和干工況區(qū)域的分界線走向大致沿著拉薩—蘭州—太原—石家莊—濟(jì)南一線。此線以北區(qū)域空氣源熱泵運(yùn)行時(shí)，不會(huì)結(jié)霜；而此線以南，機(jī)組都存在不同程度的結(jié)霜。[3]在空氣源熱泵機(jī)組的結(jié)霜機(jī)理方面近些年也進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研

6、究，研究結(jié)果表明，空氣側(cè)換熱器結(jié)霜過(guò)程中，不僅霜的厚度發(fā)生變化，霜的密度也在變化，剛開(kāi)始結(jié)霜時(shí)，結(jié)霜量主要是增加霜的厚度，而密度變化很小。隨著時(shí)間的推移，霜的厚度增加減緩，而密度變化增加，而且霜的密度隨著時(shí)間呈拋物線規(guī)律變化。研究結(jié)果表明，在不同的工況下，空氣側(cè)換熱器的結(jié)霜情況是不同的。在空氣溫度一定時(shí)，相對(duì)濕度越大，結(jié)霜越嚴(yán)重，融霜的時(shí)間間隔越短；在空氣相對(duì)濕度一定時(shí)，0ºC工況的結(jié)霜比-4ºC工況的結(jié)霜嚴(yán)重。[4]低溫條件下作制熱運(yùn)行時(shí)的除霜，就是為了防止因霜層積聚惡化蒸發(fā)器的換熱過(guò)程。顯然，空氣源熱泵冷熱水機(jī)組除霜控制方法的時(shí)間控制法是不符合霜厚度隨時(shí)間的變

7、化規(guī)律的。同樣，許多生產(chǎn)廠家雖采用時(shí)間—溫度控制法，但還是采用統(tǒng)一固定的除霜啟動(dòng)值和除霜時(shí)間值，因此由于空氣溫度、相對(duì)濕度的不同，結(jié)霜的厚度不同，除霜效果也就不一樣。結(jié)霜規(guī)律的正確預(yù)測(cè)和掌握，才是保證除霜效果良好的前提。理想的除霜程序應(yīng)該是既能在霜層積聚時(shí)及時(shí)除霜，又不在無(wú)霜時(shí)作無(wú)效除霜運(yùn)行。目前常用的融霜方法除時(shí)間控制法、時(shí)間—溫度控制法外，還有旁通除霜法、壓差控制法，變頻壓縮機(jī)和電子膨脹閥的熱泵機(jī)組的顯熱除霜法以及MP99電腦除霜、智能除霜、模糊除霜等