空氣源熱泵教育課件

1、空氣源熱泵PPT講座4-1 空氣源熱泵機(jī)組 一、空氣/空氣熱泵機(jī)組 空氣/空氣熱泵機(jī)組又稱熱泵型房間空 調(diào)器，按其結(jié)構(gòu)型式主要分為 窗式、 掛壁式、吊頂式、柜式等 。分體掛壁機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖（P93，圖4-1）講解：熱泵型空調(diào)器原理圖（圖4-2）說明：熱泵型空調(diào)器常用功能（除濕、定時(shí)、靜電過濾、自動(dòng)送風(fēng)、 睡眠運(yùn)行、熱風(fēng)啟動(dòng)等）第四章 空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng) 圖4-2 熱泵型分體式空調(diào)器原理圖 電磁換向閥（電磁四通閥）（1）作用：控制、改變制冷劑流向，使系統(tǒng)由制冷工況向熱泵工況轉(zhuǎn)變。（2）應(yīng)用：主要用于熱泵型空調(diào)器。 （3）結(jié)構(gòu) 電磁換向閥實(shí)現(xiàn)制冷、制熱轉(zhuǎn)換的原理： 通過電磁線圈通電，使閥芯左移或右移，

2、以形成管路方向改變，導(dǎo)致室內(nèi)、外換熱器對換的結(jié)果。 1、導(dǎo)管 2、電磁線圈 3、主閥體 4、主連接管 5、閥芯柜式熱泵空調(diào)機(jī)組外形圖（圖4-3）講解：柜式機(jī)組流程圖（圖4-4）圖4-4 柜式熱泵空調(diào)機(jī)組流程圖說明：空氣/空氣熱泵機(jī)組若是一臺室外機(jī)對應(yīng)一臺室內(nèi)機(jī)的，常稱為一拖一系統(tǒng)。多聯(lián)（一拖多）系統(tǒng)分體式空調(diào)機(jī)是一種只用一臺室外機(jī)組帶動(dòng)多臺室內(nèi)機(jī)組的系統(tǒng)，其室內(nèi)機(jī)與一拖一的完全一樣，但室外機(jī)一般較一拖一的要大一些，其工作原理與一拖一的類似。 多聯(lián)機(jī)示意圖二、空氣/水熱泵機(jī)組 空氣/水熱泵機(jī)組產(chǎn)品目前有空氣源熱泵冷熱水機(jī)組和空氣源熱泵熱水器 1、空氣源熱泵冷熱水機(jī)組主要由壓縮機(jī)、空氣側(cè)換熱器、水

3、側(cè)換熱器、節(jié)流機(jī)構(gòu)等組成（P98，圖4-8）講解：機(jī)組制冷劑流程圖（圖4-10）說明：空氣源熱泵冷熱水機(jī)組作為空調(diào)冷熱源，其優(yōu)勢在于：冬夏共用，設(shè)備利用率高；省去了一套冷卻水系統(tǒng)；不需另設(shè)鍋爐房；機(jī)組可布置在室外，節(jié)省機(jī)房的建筑面積；安裝使用方便；不污染空氣，有利于環(huán)保。因此該機(jī)組在氣候適宜地區(qū)的中小型建筑中得到了廣泛地應(yīng)用。圖4-10 空氣源熱泵冷熱水機(jī)組制冷劑流程圖1-螺桿式壓縮機(jī)；2-四通換向3-空氣側(cè)換熱器；4-貯液器；5-干燥過濾器；6-電磁閥；7-制熱膨脹閥；8-水側(cè)換熱器；9-液體分離器；10、11-止回閥；12-電磁閥；13-制冷膨脹閥；14-電磁閥；15-噴液膨脹閥；16-止

4、回閥2、空氣源熱泵熱水器 一種利用空氣作為低溫?zé)嵩磥碇迫∩罴安膳療崴臒岜脽崴?，主要由封閉的熱泵循環(huán)系統(tǒng)和水箱組成（P100，圖4-11）講解：熱水器工作原理圖（圖4-12）說明：空氣源熱泵熱水器的特點(diǎn)：高效節(jié)能、環(huán)保無污染、運(yùn)行安全可靠、使用壽命長、適用范圍廣，但應(yīng)考慮冬季運(yùn)行時(shí)室外溫度過低及結(jié)霜對機(jī)組性能的影響。圖4-12 空氣源熱泵熱水器的工作原理空氣源熱泵熱水器的特點(diǎn)：高效節(jié)能：COP在35，E在0.91.5。環(huán)保無污染；運(yùn)行安全可靠；使用壽命長；使用范圍廣；應(yīng)配備輔助加熱或蓄熱裝置。4-2 空氣源熱泵機(jī)組的運(yùn)行特性 一、變工況特性 熱泵制熱量、功率等隨運(yùn)行工況的變化規(guī)律 LSQF

5、R-130機(jī)組制熱量、耗功與進(jìn)風(fēng)溫度和供水溫度的關(guān)系（P104，圖4-15）二、當(dāng)供水溫度一定時(shí) 說明：熱泵的制熱量隨著環(huán)境溫度的升高而增加；其制冷量隨著環(huán)境溫度的升高而減小。但其功率通常情況下，都是隨著環(huán)境溫度的升高而增大。 三、當(dāng)環(huán)境溫度一定時(shí) 說明：熱泵的制熱量隨著供水溫度的升高而減少；其制冷量隨著供水溫度的升高而增加，但其功率均隨著供水溫度的升高而增大。圖4-15 LSQFR-130機(jī)組制熱量、耗功與進(jìn)風(fēng)溫度和供水溫度的關(guān)系4-3 空氣源熱泵的結(jié)霜與融霜一 、結(jié)霜的原因與危害1、結(jié)霜的過程 霜的形成大致可分為三個(gè)時(shí)期，即結(jié)晶生長期、霜層生長期和霜層充分生長期。2、結(jié)霜的危害少量結(jié)霜會使

6、換熱器表面變粗糙，可能在某一時(shí)間內(nèi)改善換熱器的性能，但影響較小。大量結(jié)霜將使換熱器的傳熱熱阻增大，同時(shí)，空氣通過換熱器的阻力也增大，導(dǎo)致通過蒸發(fā)器的風(fēng)量減少，二者的結(jié)果均使熱泵的性能降低。 （P106109，圖4-164-24）解決途徑： 一是延緩室外側(cè)換熱器結(jié)霜，二是選擇良好的除霜方法。二、延緩結(jié)霜的技術(shù)增加一個(gè)輔助的室外換熱器；在室內(nèi)換熱器中設(shè)置一個(gè)電加熱器；改進(jìn)系統(tǒng)，采用蓄能熱氣除霜系統(tǒng)；對換熱器表面進(jìn)行特殊處理；適當(dāng)增大室外換熱器通過空氣的流量，減少空氣的溫降，可減少結(jié)霜的危險(xiǎn)。帶有氟利昂電加熱器的熱泵圖示圖4-25 空氣源熱泵蓄能熱氣除霜系統(tǒng)1-壓縮機(jī)；2-蓄能換熱器；3-室內(nèi)側(cè)換熱

7、器；4-室外側(cè)換熱器；5-氣液分離器；6-四通換向閥；7-毛細(xì)管；F1F4-電磁閥 三、除霜（融霜）方式四通換向閥切換，使機(jī)組按制冷工況運(yùn)行除霜。蓄能熱氣除霜新系統(tǒng) ：可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)制熱、制熱兼蓄熱、余熱蓄能、釋能除霜、快速恢復(fù)制熱等多工況之間的轉(zhuǎn)化 。圖4-25電熱除霜（在室外換熱器肋片上，嵌入電熱絲或在肋片上穿入電熱管。）熱水除霜（在室外換熱器中布置熱水管）電熱管的布置方式四、除霜控制方式1、定時(shí)除霜法：在設(shè)定時(shí)間時(shí)，往往考慮了最惡劣的工作環(huán)境條件，因此必然產(chǎn)生不必要的除霜?jiǎng)幼鳌?、時(shí)間-溫度法：檢測元件檢測到換熱器肋片表面溫度及熱泵制熱時(shí)間均達(dá)到設(shè)定值，開始除霜。比定時(shí)除霜法有進(jìn)步，部分的考

8、慮了機(jī)組工作環(huán)境溫度的影響，不能兼顧環(huán)境溫度和濕度的變化，仍會出現(xiàn)多余的除霜?jiǎng)幼?，或者也會在需要除霜時(shí)而不發(fā)出除霜的信號。3、空氣壓差除霜控制法：由于蒸發(fā)器表面結(jié)霜，會增大蒸發(fā)器兩側(cè)的空氣壓差，通過檢測蒸發(fā)器兩側(cè)的空氣壓差，確定是否需要除霜，這種方法可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要除霜，但在蒸發(fā)器表面有異物遮擋或嚴(yán)重積灰時(shí)，會出現(xiàn)誤動(dòng)作。4、結(jié)霜時(shí)蒸發(fā)溫度與大氣溫度的溫差（熱阻增加）會加大，根據(jù)這一變化來控制除霜，反映了結(jié)霜后，機(jī)組工作特性產(chǎn)生的影響。但僅根據(jù)一個(gè)量的變化進(jìn)行判斷也會有誤動(dòng)作產(chǎn)生。5、最大平均制熱量法控制除霜：以熱泵機(jī)組能產(chǎn)生最大供熱效果為目標(biāo)來進(jìn)行除霜控制，這一除霜方法具有理論意義，但實(shí)際實(shí)

9、施有一定困難。6、模糊智能控制除霜法：將模糊控制技術(shù)引入到空氣源熱泵機(jī)組的除霜控制中。使除霜控制自動(dòng)適應(yīng)機(jī)組工作環(huán)境的變化，達(dá)到智能除霜。但制定控制規(guī)則需要的工作量太大。4-4 空氣源熱泵機(jī)組的最佳平衡點(diǎn)一、熱泵的平衡點(diǎn)與平衡點(diǎn)溫度1、平衡點(diǎn)溫度說明：機(jī)組所提供的實(shí)際供熱量曲線與建筑物熱負(fù)荷曲線的交點(diǎn)O稱為空氣源熱泵的平衡點(diǎn)，此時(shí)，機(jī)組所提供的熱量與建筑物所需熱負(fù)荷恰好相等，該點(diǎn)所對應(yīng)的室外溫度稱為平衡點(diǎn)溫度。（Qt 圖示）圖4-27 空氣源熱泵的穩(wěn)態(tài)供熱量Qs、實(shí)際供熱量Qf、建筑物熱負(fù)荷Ql隨溫度的變化示意圖 一、熱泵的平衡點(diǎn)與平衡點(diǎn)溫度2、平衡點(diǎn)溫度的確定平衡點(diǎn)選擇過低，則熱泵機(jī)組相對要

10、大，輔助熱源較小，導(dǎo)致系統(tǒng)初投資大幅度提高；機(jī)組長期運(yùn)行在部分負(fù)荷下，效率低，運(yùn)行費(fèi)用高。平衡點(diǎn)選擇過高，則熱泵機(jī)組相對較小，輔助熱源過大，不能充分發(fā)揮熱泵的節(jié)能效果，不利于節(jié)能。平衡點(diǎn)與三個(gè)方面因素有關(guān)：一是熱泵機(jī)組本身的機(jī)械特性、熱工特性；二是建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)與負(fù)荷特性；三是當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件。導(dǎo)致在實(shí)際設(shè)計(jì)中，合理選擇機(jī)組的平衡點(diǎn)極其困難。二、空氣源熱泵機(jī)組供熱最佳平衡點(diǎn)的確定1、最佳能量平衡點(diǎn)說明：以電鍋爐為輔助熱源，用供熱季節(jié)性能系數(shù)（HSPF）來評價(jià)熱泵性能，較熱泵制熱性能系數(shù)更為合理。定義式： HSPF=（整個(gè)供熱季節(jié)采暖房間的耗熱量）/（整個(gè)供熱季節(jié)消耗的總能量）計(jì)算式： HSPF

11、 =（供熱季節(jié)熱泵供給的總熱量+供熱季節(jié)輔助加熱量）/（供熱季節(jié)熱泵的總耗功量+輔助加熱總耗能+曲軸箱加熱總耗能） (P116，公式4-4)1、最佳能量平衡點(diǎn)分析：HSPF與熱泵的容量有關(guān)，熱泵容量小，則輔助電加熱就增加，顯然HSPF會減少；但是熱泵容量太大，不僅設(shè)備費(fèi)用增加，而且設(shè)備經(jīng)常在部分負(fù)荷時(shí)工作，效率較低，同樣會使HSPF減少。說明：當(dāng)建筑圍護(hù)結(jié)特性、熱泵機(jī)組的特性確定后，HSPF只與平衡點(diǎn)溫度有關(guān)。講解：由最大HSPF（P117，式4-5），確定最佳能量平衡點(diǎn)溫度（Tb）。2、最小能耗平衡點(diǎn)說明：以燃煤（油、氣）鍋爐為輔助熱源，提出最小能耗平衡點(diǎn)，尋求在整個(gè)運(yùn)行季節(jié)的一次能源利用率

12、最高的溫度，作為熱泵機(jī)組和輔助熱源的開停轉(zhuǎn)換點(diǎn)。講解：由約束條件E熱泵=E鍋爐（4-6），確定最小能耗平衡點(diǎn)溫度。運(yùn)行模式：室外溫度高于平衡點(diǎn)溫度，運(yùn)行熱泵機(jī)組，低于平衡點(diǎn)溫度，關(guān)閉熱泵機(jī)組，輔助熱源全部投入運(yùn)行。3、最佳經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)說明：即如果按此平衡點(diǎn)來選擇機(jī)組和輔助熱源，能夠使整個(gè)供熱系統(tǒng)（熱泵+輔助熱源）的初投資和運(yùn)行費(fèi)最少。講解：影響最佳經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)的因素有氣候特性、負(fù)荷特性、能源價(jià)格、主機(jī)設(shè)備價(jià)格等，其中氣候特性和能源價(jià)格是最主要因素。三、輔助加熱與能量調(diào)節(jié)1、輔助加熱加熱方式：主要有電加熱、燃料加熱和蓄熱器加熱（用非峰值電力來儲存的熱量）。講解：單級和兩級輔助加熱的運(yùn)行方式，圖4-28 。2、能量調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)方式： 有級能量調(diào)節(jié)（多臺壓縮機(jī)臺數(shù)調(diào)節(jié)法，往復(fù)式壓縮機(jī)的氣缸卸載調(diào)節(jié)法等）；無級能量調(diào)節(jié)（螺桿式壓縮機(jī)利用滑閥調(diào)節(jié)，小型壓縮機(jī)的變頻調(diào)節(jié)等）。圖4-28 具有輔助加熱的熱泵運(yùn)行負(fù)荷(a)具有單級輔助加熱的熱泵，