空氣源熱泵的應(yīng)用與設(shè)計(jì)

李俊杰

摘要：伴隨著能源危機(jī)警鐘的敲響和節(jié)能環(huán)保呼聲的日益高漲，可再生能源已經(jīng)成為下一步能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)?？諝庠礋岜茫ˋSHP）以節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)正越來越受到人們的青睞，其中可同時(shí)利用多種可再生能源的多熱源熱泵更是成為關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。本文對(duì)空氣源熱泵的應(yīng)用與設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：空氣源熱泵；應(yīng)用與設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674—3024（2017）06—0169—01

1關(guān)于空氣源熱泵系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

1.1空氣源熱泵工作原理。空氣能熱泵技術(shù)的工作原理，可以具體的闡述為：蒸發(fā)器裝置對(duì)空氣中的熱能進(jìn)行吸收→熱泵中的傳熱工質(zhì)通過蒸發(fā)將其轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪焊邷氐倪^熱氣體→經(jīng)過壓縮機(jī)采用絕熱壓縮將其轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏焊邷氐臍怏w→進(jìn)入冷凝器冷凝為高壓低溫的液體（這個(gè)過程中會(huì)釋放出汽化熱，從而制熱）→進(jìn)入液態(tài)工質(zhì)通過絕熱降壓節(jié)流處理將其轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪旱蜏氐囊后w→經(jīng)過蒸發(fā)器定壓吸取熱源熱量→再次進(jìn)行蒸發(fā)使其變成過熱蒸汽，形成一個(gè)循環(huán)并且不斷地重復(fù)。在這個(gè)循環(huán)的過程中，通過熱泵熱水機(jī)組釋放出的熱量并不是直接利用電加熱產(chǎn)出的熱量，它是利用熱泵熱水機(jī)組將熱源傳入水中的。熱泵僅僅利用及少量的高品位電能，作為其驅(qū)動(dòng)能源，從低溫?zé)嵩粗懈咝У匚盏推肺坏臒崮芡瑫r(shí)將其傳遞給高溫?zé)嵩矗云趯?shí)現(xiàn)“泵熱”目的。

1.2空氣源熱泵熱水系統(tǒng)。（1）加熱內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)，內(nèi)含一套加熱內(nèi)循環(huán)水泵以及相關(guān)調(diào)節(jié)閥門，與機(jī)組聯(lián)動(dòng)，將水初始溫度循環(huán)加熱到所設(shè)定的溫度；（2）熱水恒溫系統(tǒng)，內(nèi)含一套恒溫循環(huán)水泵、熱水泄水水泵以及相關(guān)調(diào)節(jié)閥門，當(dāng)熱水箱里面的熱水長(zhǎng)時(shí)間不用或系統(tǒng)回水導(dǎo)致箱內(nèi)水溫降低時(shí)，兩套泵同時(shí)開啟以保持系統(tǒng)循環(huán)水位；（3）熱水增壓一回水系統(tǒng)，內(nèi)含一套系統(tǒng)增壓水泵、電接點(diǎn)壓力表、電磁閥以及相關(guān)調(diào)節(jié)閥門，以保證整個(gè)系統(tǒng)熱水正常供應(yīng)。（4）補(bǔ)水系統(tǒng)，內(nèi)含一個(gè)補(bǔ)水電磁閥以及相關(guān)調(diào)節(jié)閥門，以保證系統(tǒng)的補(bǔ)水需求量與補(bǔ)水時(shí)間。加熱內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)則采用同程式管路設(shè)計(jì)，有效地保證了內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)的阻力平衡。

1.3智能除霜系統(tǒng)?？諝庠礋岜脽崴鲝目諝庵刑崛〉推肺粺崃縼碇迫⌒l(wèi)生熱水，節(jié)能效果明顯，但空氣的溫度T以及相對(duì)濕度ψ將會(huì)影響機(jī)組的整體性能。當(dāng)-12.8℃≤T≤5.8℃，ψ≥67%就結(jié)霜，-5.0℃≤T≤5.0℃，ψ≥67%就會(huì)嚴(yán)重結(jié)霜。若空氣側(cè)換熱器表面結(jié)霜，使機(jī)組制熱能力下降，必須進(jìn)行除霜，機(jī)組才能正常工作?？諝庠礋岜脽崴畽C(jī)組采用智能除霜方法，智能除霜控制系統(tǒng)根據(jù)空氣的溫度、濕度自動(dòng)檢測(cè)及分析空氣側(cè)換熱器是否結(jié)霜，如結(jié)霜?jiǎng)t啟動(dòng)除霜裝置，保證在短時(shí)間內(nèi)除霜，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和制熱。

2空氣源熱泵熱水系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行控制

2.1系統(tǒng)開始階段。補(bǔ)水電磁閥打開，當(dāng)加熱水箱的水位達(dá)到下限水位時(shí)，機(jī)組啟動(dòng)給水箱內(nèi)冷水循環(huán)加熱，當(dāng)水溫加熱到55℃，機(jī)組停機(jī)，補(bǔ)水直到上限水位，補(bǔ)水電磁閥關(guān)閉。

2.2系統(tǒng)泄水階段。當(dāng)加熱水箱內(nèi)水溫達(dá)到55℃、水位達(dá)到上限水位時(shí)，系統(tǒng)泄水水泵啟動(dòng)，將加熱水箱內(nèi)熱水泄到蓄熱箱里，直至加熱水箱內(nèi)的水位降至下限水位后，重復(fù)動(dòng)作1。

2.3蓄熱水箱恒溫階段。當(dāng)蓄水箱的水溫降到45℃（可自行設(shè)定）時(shí)，恒溫循環(huán)水泵和泄水水泵同時(shí)啟動(dòng)，重復(fù)動(dòng)作1，直至水箱內(nèi)水溫升至55℃時(shí)，機(jī)組停止運(yùn)行。

2.4系統(tǒng)供水恒溫階段。當(dāng)供水系統(tǒng)的存水水溫降到40℃（可自行設(shè)定）時(shí)，外循環(huán)泵啟動(dòng)，水管中的水進(jìn)入蓄熱水箱混合，如果混合后水溫低于水箱設(shè)定溫度，則加熱泵啟動(dòng)，機(jī)組啟動(dòng)加熱直到水溫達(dá)到設(shè)定的水溫55℃。

2.5系統(tǒng)增壓供水階段。當(dāng)供水系統(tǒng)出水端的電接點(diǎn)壓力表感應(yīng)到最不利點(diǎn)壓力低于設(shè)定值時(shí)，增壓水泵啟動(dòng)，直至最不利點(diǎn)壓力達(dá)到設(shè)定值，增壓水泵停止運(yùn)行。

2.6系統(tǒng)用水說明。系統(tǒng)設(shè)計(jì)水箱容積滿足全天熱水需求，水箱熱水使用直到水位降到用水下限水位時(shí)，才重復(fù)1的動(dòng)作；如水箱當(dāng)天用水沒到下限水位，系統(tǒng)每天凌晨24：00時(shí)（可更改）定時(shí)重復(fù)1的動(dòng)作。

3注意消聲與減震

（1）所有設(shè)備均選用低噪聲，降低噪聲源；（2）所有動(dòng)力設(shè)備與水管的連接均設(shè)置軟接頭或橡膠避震喉；（3）所有動(dòng)力設(shè)備與地面（或基礎(chǔ)）接觸處均采用減震器進(jìn)行隔振。

4對(duì)于設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決措施

4.1關(guān)于水箱選型問題。空氣源熱泵熱水系統(tǒng)水箱選型大小將影響整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比和以及合理性，選取水箱過大將會(huì)造成投資浪費(fèi)；選取水箱過小則會(huì)造成全天供水量不足，不能滿足用戶要求。水箱合理選型方法是根據(jù)機(jī)組在額定工況、惡劣工況下小時(shí)產(chǎn)熱水量、熱水系統(tǒng)過程總加熱時(shí)間與用水量來確定的。加熱水箱：加熱水箱容積宜小于額定工況下機(jī)組半小時(shí)產(chǎn)熱水量；蓄熱水箱：蓄熱水箱容積=日總水量×使用系數(shù)-惡劣工況機(jī)組產(chǎn)水量×4h-加熱水箱容積。

4.2關(guān)于系統(tǒng)機(jī)組結(jié)霜問題。針對(duì)該項(xiàng)目系統(tǒng)機(jī)組的結(jié)霜問題，采用機(jī)組智能除霜控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是采用自動(dòng)識(shí)別溫度一時(shí)間控制方法?？刂品椒ㄈ缦拢寒?dāng)翅片管換熱器（蒸發(fā)器）表面溫度下降到設(shè)定值t1時(shí)，同時(shí)又超過設(shè)定的除霜周期時(shí)，時(shí)間繼電器開始計(jì)時(shí)，同時(shí)進(jìn)入除霜模式（制冷工況），進(jìn)入除霜模式首先是四通換向閥動(dòng)作，然后室外風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)的高溫排氣進(jìn)入翅片盤管，使盤管表面上的霜融化。當(dāng)換熱器表面溫度上升到設(shè)定值t2或除霜執(zhí)行時(shí)間達(dá)到設(shè)定的最長(zhǎng)除霜時(shí)間，即停止除霜。機(jī)組又恢復(fù)制熱工況。由于除霜過程會(huì)導(dǎo)致一定的熱量損失，所以空氣源熱泵熱水機(jī)組采用一定措施來降低除霜損失。

5結(jié)束語(yǔ)

空氣源熱泵熱水機(jī)組是一種新型的高效、環(huán)保、安全的節(jié)能產(chǎn)品，空氣源熱泵熱水系統(tǒng)逐步替代電、燃?xì)狻⑷加蜔崴到y(tǒng)是必然趨勢(shì)。該產(chǎn)品可以有效地解決目前國(guó)內(nèi)有關(guān)部門對(duì)節(jié)約能源、環(huán)保、安全等各方面較棘手的問題，利國(guó)利民，值得大力推廣應(yīng)用。