熱泵空調(diào)系統(tǒng)在家庭中的應(yīng)用

1、熱泵空調(diào)系統(tǒng)在家庭中的應(yīng)用空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在家用中央空調(diào)中的應(yīng)用日益突顯，尤其是對(duì)居室空氣環(huán) 境提出了越來(lái)越高的要求。最初人們釆用窗式空調(diào)器、分體式、壁掛式等家用空調(diào) 器來(lái)降低室內(nèi)溫度,但山于沒(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90200耐，一些別墅型住宅其至達(dá)到500飛00時(shí)，顯然家用空調(diào)器已越來(lái)越不適 應(yīng)較高檔次住宅的需要,家用中央空調(diào)便應(yīng)運(yùn)而生。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

2、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)LI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)備選擇出住宅的冷負(fù)荷后，山于所有末端設(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)，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。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

3、風(fēng)機(jī) 盤管和空調(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)用護(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： 計(jì)算最佳平衡點(diǎn)溫度下的建筑物熱負(fù)荷。 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。 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)工況下的 制熱量，并III設(shè)計(jì)熱負(fù)荷求得輔助熱源的容量。 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)訃工況下的 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

4、作輔助冷源按此選擇機(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. 空氣源熱泵機(jī)組的除霜山于眾所周知的原因，空氣源熱泵的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)HDD3. 水系統(tǒng)熱穩(wěn)定性問(wèn)題家用空氣源熱泵機(jī)組和單冷機(jī)組的壓縮機(jī)為定速壓縮機(jī)時(shí)，因?yàn)榭照{(diào)系統(tǒng)的水 容量較小，將存在空調(diào)水系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性問(wèn)題。配有定速壓縮機(jī)的空氣源熱泵家用 空調(diào)系統(tǒng),能量調(diào)節(jié)一般均根據(jù)室內(nèi)溫度的變化通過(guò)開停壓縮機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。家用空調(diào) 系統(tǒng)大部分均運(yùn)行在部分負(fù)荷,在部分負(fù)荷下，壓縮機(jī)運(yùn)行很短時(shí)間，空調(diào)系統(tǒng)水溫 就會(huì)達(dá)到設(shè)定溫度，此時(shí)壓縮機(jī)停機(jī)；當(dāng)水系統(tǒng)容量較

5、小時(shí)，經(jīng)過(guò)很短時(shí)間，空調(diào)系統(tǒng) 水溫就會(huì)高出設(shè)定溫度，壓縮機(jī)乂必須開機(jī)，從而造成壓縮機(jī)頻繁開停，既增加了系 統(tǒng)功耗，乂影響主機(jī)的使用壽命。并且，水系統(tǒng)容量較小時(shí)，冬季除霜時(shí)乂會(huì)造成系 統(tǒng)水溫降過(guò)大，影響供熱效果,形成吹冷風(fēng)的現(xiàn)象。變頻壓縮機(jī)和定速壓縮機(jī)組合的 空調(diào)系統(tǒng)，主機(jī)能自動(dòng)與室內(nèi)負(fù)荷相匹配，水系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性問(wèn)題不突出，但水系統(tǒng)容量過(guò)小,在變頻壓縮機(jī)和定速圧縮機(jī)銜接的負(fù)荷盲區(qū)也會(huì)造成壓縮機(jī)的多次起 停。系統(tǒng)的水容量越小，則系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性越差，反之，系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性越好。但如 系統(tǒng)水容量過(guò)大，乂會(huì)造成蓄能循環(huán)水箱體積龐大，影響首次開機(jī)時(shí)和長(zhǎng)期停機(jī)后的 制冷(熱)速度。因此,水系統(tǒng)設(shè)訃時(shí)，應(yīng)該校對(duì)

6、計(jì)算系統(tǒng)水容量是否滿足系統(tǒng)熱穩(wěn)定 性要求。當(dāng)系統(tǒng)水容量不能滿足要求時(shí),應(yīng)增設(shè)蓄能循環(huán)水箱或采取加大系統(tǒng)水管 管徑的措施。4. 系統(tǒng)水管路設(shè)訃家用中央空調(diào)系統(tǒng)一般都較小，水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單，設(shè)汁需要注意的如下：(1) 水系統(tǒng)循環(huán)方式水系統(tǒng)一般采用兩管制閉式循環(huán)系統(tǒng)，舒適性要求特別高的高檔住宅可采用四 管制。由于系統(tǒng)規(guī)模小，水管路大多采用異程式。(2) 定流量設(shè)汁與水泵配置家用中央空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)水量較小,宜采用定流量系統(tǒng)。室內(nèi)溫度控制可采用風(fēng) 機(jī)盤管自動(dòng)調(diào)速溫控器或電動(dòng)三通閥，建議首選風(fēng)盤自動(dòng)調(diào)速溫控器,通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)盤 風(fēng)量恒定室內(nèi)溫度,不宜采用電動(dòng)二通閥(當(dāng)只有一臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管工作時(shí)，通過(guò)制冷機(jī) 的流量

7、將嚴(yán)重不足)。因?yàn)榧矣弥醒肟照{(diào)系統(tǒng)大多為間歇運(yùn)行且同時(shí)使用系數(shù)低，末 端設(shè)備容量遠(yuǎn)大于制冷機(jī)，通過(guò)風(fēng)機(jī)盤管的流量嚴(yán)重不足，且供水溫度不能穩(wěn)定于設(shè) 定溫度，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)采取措施盡量保證通過(guò)風(fēng)機(jī)盤管的流量并根據(jù)流經(jīng)風(fēng)機(jī)盤管 的實(shí)際流量和最不利供水溫度,對(duì)風(fēng)機(jī)盤管性能進(jìn)行校核。6水流量控制也可采用 介于定流量和變流量之間的混合方式，采用這種方式時(shí)，離主機(jī)近的部分風(fēng)機(jī)盤管采 用電動(dòng)二通閥，其他風(fēng)機(jī)盤管采用電動(dòng)三通閥，此時(shí)可省掉壓差旁通閥，采用此種方式時(shí)應(yīng)注意二通閥和三通閥的配比。三通閥的數(shù)量過(guò)少，有可能導(dǎo)致主機(jī)因流量過(guò) 低而保護(hù)停機(jī)。(3) 水路無(wú)故障設(shè)汁循環(huán)水系統(tǒng)故障在整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)故障中所占的比重是

8、比較高的，故障主要來(lái)源 于機(jī)組、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)安裝等多個(gè)方面。為了提高系統(tǒng)的可靠性,在機(jī)組設(shè)計(jì)和 制造時(shí)，對(duì)于水系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的和嚴(yán)格的控制是非常重要的。如:系統(tǒng) 排氣。家用中央空調(diào)系統(tǒng)中的水流量比較小，少量的氣體就會(huì)導(dǎo)致循環(huán)水中斷，凍壞 蒸發(fā)器或形成保護(hù),使系統(tǒng)無(wú)法正常工作，所以保證系統(tǒng)中的空氣及時(shí)、完全地排放 非常必要。為此,在系統(tǒng)中一般都安裝有自動(dòng)排氣閥，但是由于家用中央空調(diào)大都是 內(nèi)置水泵、密閉式膨脹水箱,還有流量保護(hù)裝置等，機(jī)組內(nèi)部水循環(huán)管路往往較為復(fù) 雜，布置起來(lái)不是十分容易，特別容易形成局部上凸的存氣彎，導(dǎo)致在機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò) 程中，經(jīng)常因?yàn)榫植考瘹舛霈F(xiàn)流量保護(hù)的現(xiàn)象,這在

9、進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)是絕對(duì)要避免 的。b.循環(huán)水的補(bǔ)充和排泄。家用中央空調(diào)是一個(gè)家電化的產(chǎn)品，因此，所有的功能 應(yīng)力求機(jī)組自動(dòng)完成，系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水的補(bǔ)充也是這樣，必須使用自動(dòng)補(bǔ)水閥根據(jù)系統(tǒng) 的壓力實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水。而對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)存水排放的考慮更是重要，特別是對(duì)于 單冷機(jī)組，在冬季非使用期，必須排去系統(tǒng)內(nèi)的積水，以免室外過(guò)于寒冷的氣溫凍壞 系統(tǒng)管路。c.水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和保護(hù)。為保證機(jī)組正常高效運(yùn)行,水系統(tǒng)管路上應(yīng)設(shè)置 相應(yīng)的監(jiān)測(cè)和保護(hù)設(shè)備。如機(jī)組進(jìn)水口應(yīng)設(shè)水處理設(shè)備和Y型過(guò)濾器，以防水系統(tǒng) 結(jié)垢和堵塞機(jī)組內(nèi)的換熱器；機(jī)組供回水管路上應(yīng)裝設(shè)溫度計(jì)和壓力表，以便于日常 運(yùn)轉(zhuǎn)檢查;機(jī)組與水管連接處應(yīng)配設(shè)軟管，以減

10、少機(jī)體的振動(dòng)對(duì)系統(tǒng)管路的；為便于系統(tǒng)調(diào)試和水流量調(diào)節(jié)，空調(diào)箱和風(fēng)機(jī)盤管的支管 切斷閥宜選用有一定調(diào)節(jié)作用的截止閥或球閥。(4) 體式機(jī)組和分體式機(jī)組空調(diào)主機(jī)可根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚯臎r選用一體式機(jī)組或分體式機(jī)組，分體式機(jī)組將 水側(cè)換熱器及循環(huán)水泵等放置在室內(nèi)機(jī)，可在室內(nèi)衛(wèi)生間或儲(chǔ)藏室吊頂上安裝，以防 冬季冰凍現(xiàn)象發(fā)生。機(jī)組一般均自帶膨脹罐、水系統(tǒng)安全閥、自動(dòng)補(bǔ)水閥、排水閥 等，用戶可不必另行安裝膨脹水箱，但室內(nèi)機(jī)安裝時(shí)應(yīng)預(yù)留出一定的空間，以確保機(jī) 組能進(jìn)行維修和保養(yǎng)。（5）內(nèi)置水泵及其補(bǔ)水定壓家用空氣源熱泵機(jī)組制冷容量不大，一般都采用內(nèi)置進(jìn)口循環(huán)水泵。空調(diào)主機(jī) 內(nèi)置水泵的流量和揚(yáng)程應(yīng)按照機(jī)組的制冷量和

11、保證最大數(shù)量風(fēng)機(jī)盤管的正常使用來(lái) 匹配?？照{(diào)循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水定壓,主要有兩種即設(shè)置膨脹水箱和采用氣體定壓膨脹 罐。a.系統(tǒng)設(shè)置膨脹水箱。這種方式設(shè)置的膨脹水箱，運(yùn)行可靠、造價(jià)低，在有條件 時(shí)應(yīng)盡量選用此方式。主要問(wèn)題是對(duì)于多層的集合式住宅或公寓式建筑，難以解決 膨脹水箱的設(shè)置位置。b.采用氣體定壓膨脹罐。這種定壓方法的優(yōu)點(diǎn)是:膨脹罐的 布置靈活方便，不受位置高度影響，通常放在機(jī)組內(nèi)，減少施工工作量。其主要缺點(diǎn) 是設(shè)備較復(fù)雜、價(jià)格高、壓力需要調(diào)節(jié)、可靠性不如膨脹水箱。5. 室內(nèi)外機(jī)的布置及設(shè)計(jì)家用中央空調(diào)的方式和設(shè)備選型確定后，空調(diào)室內(nèi)機(jī)布置時(shí)應(yīng)充分考慮到溫度 分布、氣流分布、檢修、安全性等方面的

12、事項(xiàng)，并應(yīng)與建筑物配合得當(dāng)?？照{(diào)設(shè)備 設(shè)置的場(chǎng)所（室內(nèi)、室外、陽(yáng)臺(tái)等）和建筑構(gòu)造（方位、設(shè)備預(yù)留通道等）及住戶的房 間布置（窗、家具和位置等）之間的關(guān)系應(yīng)在設(shè)計(jì)圖紙上清晰地標(biāo)示出來(lái)。國(guó)家和地 方法規(guī)的規(guī)定也應(yīng)在空調(diào)設(shè)備的布置和設(shè)訃中得到嚴(yán)格地執(zhí)行。室外機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)必 須考慮其安裝位置和噪聲控制。一般機(jī)組安裝位置要進(jìn)風(fēng)通暢，風(fēng)速控制在34m/s, 排風(fēng)不受阻擋，尤其是出風(fēng)口的上方不應(yīng)有阻擋物，否則會(huì)引起排風(fēng)氣流短路，機(jī)組 因熱保護(hù)動(dòng)作而停機(jī)。6. 新風(fēng)處理對(duì)于層高較高的別墅或辦公等商業(yè)用房，有條件時(shí)應(yīng)采用新風(fēng)空調(diào)箱或板翅式 全熱換熱器來(lái)處理新風(fēng)。采用新風(fēng)空調(diào)箱時(shí)，新風(fēng)一般處理到室內(nèi)狀態(tài)參數(shù)的等焙

13、點(diǎn)。為減輕室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管的負(fù)擔(dān)，新風(fēng)最好處理到室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)等濕線與90%相對(duì)濕度線的相交點(diǎn)。此外，設(shè)計(jì)中還必須重視通風(fēng)的有效性:供給足夠的新風(fēng)量，恰 當(dāng)?shù)呐棚L(fēng)量，理想的送排風(fēng)布局和氣流組織有助于提高通風(fēng)效率，改善室內(nèi)空氣環(huán) 境。SARS的爆發(fā)使人們意識(shí)到空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)具備應(yīng)對(duì)生化污染的能力。首先是 新風(fēng)采氣口的位置選擇要合適,必須確保新風(fēng)采氣口周圍環(huán)境潔凈，所吸入的空氣為 新鮮清潔的室外空氣，嚴(yán)格防止與排風(fēng)系統(tǒng)的氣流短路;另外，在新風(fēng)采氣口處LI前 一般只設(shè)初效過(guò)濾器，這種設(shè)置對(duì)正常情況下大氣中的灰塵過(guò)濾效率都不高，污染物 的粒徑可能比灰塵粒徑更小，過(guò)濾效率可能更低，所以為了有效的濾塵和濾菌，應(yīng)該

14、 在新風(fēng)采氣口設(shè)一臺(tái)初效和一臺(tái)中效過(guò)濾器的組合，這種過(guò)濾器組合的濾塵效果明 顯,濾塵效率可達(dá)99. 9%;其次，對(duì)于因灰塵多產(chǎn)生的污染，主要應(yīng)對(duì)過(guò)濾器定期清 洗、消毒或更換，減少過(guò)濾器上以及風(fēng)管內(nèi)的灰塵，對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)的表制冷器、凝結(jié) 水水盤和加濕器定期進(jìn)行清洗消毒。7. 減振降噪制冷空調(diào)設(shè)備的振動(dòng)和噪音無(wú)疑是影響用戶的一個(gè)重要因素，而且在家用制冷 設(shè)備中表現(xiàn)得特別突出。在家用中央空調(diào)機(jī)組中，最重要的噪音源來(lái)自壓縮機(jī)和風(fēng) 機(jī),因此對(duì)這兩個(gè)部件的噪聲控制非常重要。機(jī)組整體設(shè)訃時(shí)必須考慮充分的減振 降噪措施。對(duì)不滿足室內(nèi)噪音標(biāo)準(zhǔn)要求的室內(nèi)機(jī)在設(shè)計(jì)安裝時(shí)也應(yīng)采取相應(yīng)的措 施。8. 機(jī)組防腐由于空調(diào)主機(jī)一般均安裝在屋面或陽(yáng)臺(tái)處，可能常年遭受日曬雨淋。特別是我 國(guó)部分城市的空氣