风冷热泵机组

压缩机、换热器

风冷热泵机组是由压缩机——换热器——节流器——吸热器——压缩机等装置构成的一个循环系统。冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程（温度高达100℃），它进入换热器后与风进行热量交换，被冷却并转化为流液态，当它运行到吸热器后，液态迅速吸热蒸发再次转化为气态，同时温度下降至零下20℃——30℃，这时吸热器周边的空气就会源源不断地将低温热量传递给冷媒。冷媒不断地循环就实现了空气中的低温热量转变为高温热量并加热冷水过程。

技术特点

1.风冷热泵机组属中小型机组，适用于200-10000平方米的建筑物。

2.空调系统冷热源合一，更适用于同时具有采暖和制冷需求的用户，省去了锅炉房。

3.机组户外安装，省去了冷冻机房，节约了建筑投资。

4.风冷热泵机组的一次能源利用率可达90%，节约了能源消耗，大大降低了用户成本。

5.无须冷却塔，同时省去了冷却水泵和管路，减少了附加设备的投资。

6.风冷系统替代冷却水系统，更适用于缺水地区。

性能

冷热量

这个参数是决定风冷热泵正常使用的最关键参数，它是指风冷热泵的进风温度、进出水温度在设计工况下时其所具备的制冷量或制热量。它可从有关厂家提供的产品样本中查得。但在设计中也发现这样的情况，那就是有的厂商所提供的样本参数并未经过测试而是抄自其它厂家的相关样本。这给设计人员的正确选型带来了一定困难。因此笔者建议在有条件的情况下设计人员可根据有关厂家的风冷热泵所配置的压缩机型号，从压缩机生产厂家处获得该压缩机的变工况性能曲线，根据热泵的设计工况查得该压缩机在热泵设计工况下的制冷量和制热量，从而判断该样本所提供参数的真伪。

COP值

该值是确定风冷热泵性能好坏的重要参数，其值的高低直接影响到风冷热泵使用中的耗电量，因此，应尽量选择COP值高的机组。我国国家标准是COP值为2.57，多数进口或合资品牌的COP在3左右，个别进口品牌的高效型机组其值可达到3.8。

噪声

噪声也是衡量一台风冷热泵机组的重要参数，它直接关系到热泵运行时对周围环境的影响。国内有关专家曾根据工程实测对各类进口热泵的噪声划分为三档，第一档在85dB以上、第二档在75～85dB之间、第三档在75dB以下。我们在进行工程设计选型中应优先选择噪声在80dB以下的机组。

外型尺寸

风冷热泵机组大多布置在室外屋顶，它在进行设备布置时对设备与周围墙面的间距、设备之间的间距都有明确要求，因此我们在进行设备选型时必须考虑所选设备尺寸是否符合设备布置的尺寸要求。在性能相同的前提下应优先选用尺寸较小的机组，以减小设备的占地面积。

运行重量

由于风冷热泵机组大多布置在屋面，因此在选型时必须考虑屋面的承重能力，必要时应与结构专业协商，增强屋面的承重能力。但在设备选型时我们应优先选择运行重量较轻的机组。

系统

风冷热泵机组的系统分析，就是在风冷热泵的选型过程中除了比较各自的制冷量、制热量、COP值、噪声、运行重量、外形尺寸等参数外，还要对其各自的压缩机型式、冷凝器型式及布置、热力膨胀阀的配置、蒸发器型式、除霜方式、能量调节方式以及热泵系统的自控和安全保护等等加以分析，比较其各自在系统配置方面的优缺点。

压缩机的型式：

用于风冷热泵的压缩机型式主要有活塞式、涡旋式、螺杆式三种型式。根据热泵工作的特点是运行时间长、压缩比大等情况，笔者认为涡旋式和螺杆式压缩机将成为热泵压缩机的主流。其理由是：

1.涡旋式和螺杆式压缩机较活塞式压缩机具有传动件少，从而使压缩机的磨擦损耗相应减少，整机的效率相应提高。

2.由于热泵机组的压缩比较大，因此对于活塞式压缩机在相同的余隙容积下其容积效率下降，从而造成整机效率的下降。而涡旋式和螺杆式压缩机不存在这方面的问题。

3.用于风冷热泵的压缩机其工作环境较其它在普通空调工况下工作的压缩机要恶劣，每的运行时间也较长，工况变化范围也较大，因此对压缩机的可靠性要求就较高。涡旋式和螺杆式压缩机具有零部件少，结构紧凑的特点，所以尤其适用于热泵机组。

4.所采用的风冷热泵机组一般都采用热气除霜的方法来排除冬季供热工况下空气侧换热器上积聚的霜。在除霜开始和结束时，系统要进行反向运行，在原冷凝一方盘管中所积聚的液体制冷剂由于其中压力突然降低为吸汽压力而大量涌向压缩机，造成压缩机的湿冲程，这对于涡旋式和螺杆式压缩机而言并没有什么大问题，而这对于活塞式压缩机来讲极易造成气阀和连杆的损坏。

5.另外就热泵压缩机本身而言涡旋式和半封闭螺杆式比活塞式的噪声要低。

保护控制

国内风冷热泵机组的保护与控制多采用计算机控制，其又包括可编程控制和微电脑控制，两者的控制原理大致相同。

一台风冷热泵的安全保护系统至少要包括以下几个方面：

（1）吸气压力过低保护

（2）排气压力过高保护

（3）油压保护

（4）冷水温度过低保护

（5）水侧换热器断水保护

（6）压缩机启动时间间隔保护

（7）压缩机内藏电机过热保护

（8）电机过载保护

（9）电源电压过低保护

（10）三相电缺相保护

（11）油温控制

风冷热泵控制至少要包括：

（1）除霜控制

（2）多台压缩机顺序控制

（3）能量调节

（4）故障停机与显示

（5）远程控制接口（用于远程设置运行参数以及控制机组启停、将机组运行参数和故障内容显示于控制终端）

工程设计

风冷热泵

风冷热泵机组在使用中不同程度的都存在这样一种现象，即夏季制冷量不足，冬季制热量不足的现象。造成这种现象的原因是多方面的，这里除了设备本身的因素外也有工程设计中的问题。主要是设备布置不合理造成气流短路，夏季机组高温排风被重新吸入，造成进风温度过高冷凝压力上升，导致机组制冷量下降；冬季正在融霜的机组排出的湿空气被旁边正在供暖的机组吸入造成吸入空气湿度过高，加剧了供暖机组的结霜速度，从而使其融霜时间延长，供暖时间减少，从而使机组的供热量减少。

因此风冷热泵应尽可能布置在室外，进风应通畅，排风不应受到阻挡。避免造成气流短路。如有阻挡物，应符合一定的要求。许多生产等单位提供的设计手册中对机组之间的间距及机组与墙间的距离均有明确要求，大致如下：机组间的距离应保持在2米以上，机组与主体建筑（或高度较高的女儿墙）间的距离应保持在3米以上。另外为避免排风短路在机组上部不应设置挡雨棚之类的遮挡物。如果机组必须布置在室内，应采取提高风机静压的办法，接风管将排风排至室外。排风口的风速要大（7米/秒），使其具有一定的射程，而进风口速度则要小（2米/秒），进排风口垂直高差应尽可能大，以避免气流短路。

辅助热源

风冷热泵冬季的供热量是随室外气温的下降而降低，室外气温每降低1℃，供热量大约降低2%；而随室外气温的下降，室内需热量却需增加，所以应考虑设置辅助热源，辅助热源可以是电锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、汽-水热交换器等等。根据工程经验风冷热泵机组每1RT制冷是配置0.6kW辅助热源是较为稳妥的，这样的配置可以充分保证整幢建筑在冬季的空调效果。当然许多工程出于投资的考虑往往不配置辅助热源，这也是许多采用热泵的建筑在冬季空调效果不好的其中一个原因。

影响风冷热泵冬季供热量的主要原因是冬季室外空气的相对湿度，特别是室外空气相对湿度大于75%的地区，风冷热泵的结霜较快；除霜时须停止供热，使机组的总供热量下降，功耗增大。因此笔者建议冬季室外空气相对湿度平均值高于75%的地区不宜使用此类机组。如若有其它原因而必须选用热泵机组的话，应考虑配置辅助热源。

噪声控制

风冷热泵空调工程的噪声控制首先是在设备选型阶段就要优先选择噪声较低的品牌，单台风冷热泵的噪声一般在65～85dB之间，每增加一台机组，整体噪声将增加3dB，当一个工程中热泵的台数较多时则噪声就较难控制。因此在选用热泵的工程中机组的台数不宜过多，换句话讲就是热泵不宜在大型空调工程中采用，一般情况一个工程的热泵台数不应超过5台。

另外，在机组的布置中除应考虑排风通畅，避免排风回流以外，在机组的底座及进出水管处必须安装减震装置，隔震效率要满足设计要求。在供冷、供热站内的空调水主干管道要安装有减震的吊架或支架，防止机组和水泵的振动通过管道传到其它地方。

再则，在有条件的情况下机组应尽可能布置在主楼屋面，减小其噪声对主楼本身和周围环境的影响。

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