235 空氣源熱回收型熱泵機組冬季運行特性研究

1、空氣源熱回收型熱泵機組空氣源熱回收型熱泵機組冬季運行特性研究冬季運行特性研究同濟大學暖通空調(diào)及燃氣研究所劉東中建國際設計顧問有限公司丁燕摘要：要：本文是對空氣源熱回收型熱泵機組研究工作的總結(jié)，介紹了這種空氣源熱回收型熱泵機組的工作原理，分析了該類型機組的冬季運行特性，針對在制熱工況下需要考慮的主要問題，提出了解決方案，并根據(jù)此類熱泵系統(tǒng)的特點結(jié)合實驗研究結(jié)果提出了合理的機組運行模式。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：熱泵，熱回收，系統(tǒng)特性，冬季運行模式1

2、.前言前言常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)需要消耗電能而同時又將大量的冷凝熱量排放到大氣中，造成了大氣的熱污染，加劇了城市熱島效應；對于需要生活熱水的場所，熱水的制備需要消耗一次能源。如何將這兩者很好地結(jié)合，既可減少冷凝熱的排放，又能減小生活用熱水生產(chǎn)過程的能源消耗；人們開始著力于研究利用熱回收技術(shù)，將原本排放的冷凝熱進行回收以制備衛(wèi)生熱水，并應用于工程實踐，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益[1][3]。國外對于大型空調(diào)制冷機冷凝熱回收的研究己經(jīng)比較完善，發(fā)

3、達國家目前已有相關(guān)產(chǎn)品的應用。新加坡南洋理工大學對于小型家用空調(diào)冷凝熱的回收技術(shù)進行了實驗研究[4]。中國科技大學提出空調(diào)熱水器一體機，可實現(xiàn)單獨制熱水模式、制冷兼熱水模式、供暖模式等三種運行模式[5]。哈爾濱工業(yè)大學對帶熱水供應的節(jié)能型空調(diào)器開展了實驗研究[6]。目前國內(nèi)的研究主要集中于家用小型空調(diào)機組的改造，對于大型機組的冷凝熱回收往往多涉及冷水機組的改造，對大型空氣源熱泵機組冷凝熱回收技術(shù)的研究，尤其是實驗研究很少[5][7]。本

4、文借鑒國內(nèi)對于小型家用多功能熱泵空調(diào)熱水器理論和實驗研究的成果，對大型熱回收型空氣源熱泵機組系統(tǒng)原理、運行模式進行研究，并對開發(fā)的樣機進行了性能特性的實驗研究。2.系統(tǒng)原理及運行模式系統(tǒng)原理及運行模式本文在綜合熱泵技術(shù)和冷凝熱回收技術(shù)的基礎上[8][10]，對常規(guī)空調(diào)用空氣源熱泵機組加以改進，采用風冷水冷的復合冷凝技術(shù)，取代傳統(tǒng)空氣源熱泵單一風冷的冷凝方式，使其同時具有空調(diào)熱泵和熱泵熱水器的功能，并通過合理的匹配，使空調(diào)和熱水器功能協(xié)調(diào)

5、運行，得到集空調(diào)和熱水器于一體的多功能熱泵系統(tǒng)。原理見圖1。制冷劑流向如圖3中箭頭所示。系統(tǒng)運行時，低壓工質(zhì)蒸氣經(jīng)過壓縮機增壓后，成為高壓高溫氣體，首先進入板式熱交換器，其中冷凝散熱，同時加熱生活熱水。隨后進入殼管式冷凝器（夏季運行時為蒸發(fā)器），進一步吸收冷凝熱，加熱空調(diào)熱水。隨后經(jīng)過膨脹閥，進入室外蒸發(fā)器（夏季運行時為冷凝器），從環(huán)境大氣中吸收熱量，蒸發(fā)為低壓氣體，然后再進入壓縮機，完成循環(huán)。52346空調(diào)供回水1壓縮機2板式換熱器3

6、風冷蒸發(fā)器4殼管式冷凝器5四通換向閥6膨脹閥1儲熱水箱生活熱水4540℃圖3熱回收型熱泵機組冬季運行原理圖由于加熱空調(diào)熱水的冷凝器串聯(lián)于板式熱交換器之后，所以板式熱交換器消耗部分冷凝熱用于加熱熱水，實際上是以犧牲室內(nèi)供暖熱量為代價來換取生活熱水的加熱需求。在冬季室外環(huán)境溫度較低時，室內(nèi)的熱負荷較大，將會造成系統(tǒng)空調(diào)供暖量不足，從而影響室內(nèi)的供暖效果。為確保采暖效果，首先應保證冷凝溫度高于空調(diào)采暖用熱水的設計溫度（45℃）。因此必須控制生