热泵冷热水机组总体布局与主要部件配置的分析

　　1前言

　　风冷热泵冷热水机组作为中央空调的冷热源有其设备利用率高，一机冬夏两用，省去了水冷冷水机组所需的冷却水系统和供热锅炉，对节水、节能和环保均有积极意义，以及安装方便，可置于屋顶，不占建筑面积等特点，近年来在长江流域及以长江南地区得到广泛应用。本文对风冷热泵冷热水机组的总体布局及主要部件的配置作了较全面的分析，为这类机组的设计与选用提供参考。

　　2风冷热泵冷热水机组风侧换热器型式与总体布局

　　制冷量在3-15RT左右的风冷热泵冷热水机组一般称为别墅式的小型机组，中大型机组的制冷量范围为20-400RT左右。

　　小型别墅式机组风侧换热器的型式与出风方式有：(1)斜侧出风，压缩机等在下部；(2)平侧出风，压缩机等在下部；(3)平侧出风，压缩机在一侧；(4)顶出风，翅片管直立到底，压缩机在内侧。对于平侧出风使用上下两个风机，而每个风机对应一个独立制冷系统时，应注意在两个系统交替除霜的情况下，对下部翅片换热器不利，当上部除霜时，化霜的水落在下部翅片上，会导致下部翅片严重结冰。

　　整体式机组空气侧换热器型式及机组布局有以下几种：(1)上部直立翅片空气侧换热器。下部压缩机与水侧换热器等部件；(2)空气侧换热器直立到底，压缩机及水侧换热器在内部，(3)空气侧换热器直立到底，水侧换热器在内部，压缩机在一头或两头；(4)上部W型空气侧换器，下部为压缩机与水侧换热器；(5)V字型空气侧换热器，压缩机在翅片外侧布置。因此，考虑机组的维修性，以压缩机放在一头或两头为好。

　　对于模块化机组，空气侧换热器大多数为V字型结构。中部换热器的换热效果远不如两侧，中部模块的进风量不足，风速小。

　　大型空气侧翅片换热器风机的选配非常重要，要达到预期的换热效果，应充分考虑到换热器表面进风不均匀情况。足够的进风量对夏季高温运行及冬季解翅片表面结霜均有利，必要时可考虑采用变速风机以适当不同工况的要求。不少空气侧换热器下部一段设计成共同的过冷(过热)段，这样对整机稳定运行较为有利。

　　空气侧换热器的型式有平片、波纹片和开窗翅片。从总体使用效率看；中大型翅片换热器以使用波纹片为好。翅片间距一般应不小于2mm。为强化翅片管内侧的传热，用内螺纹管代替光管，可较大幅度地提高传热系数。翅片管表面处理，如涂亲水膜以减少空气侧的风阻和防腐，涂抗氧化层以防止空气(尤其海边使用)对铝翅片腐蚀以及对翅片涂黑处理，可增强翅片的表面传热系数。

　　对小型---气式热泵的室内换热器以COP最大为目标函数进行了优化计算，在制冷工况下优化，换热器的回路数为6，制冷、制热同时优化，换热器回路数为4。

　　3水侧换热器

　　小型别墅式及模块化风冷热泵冷热水机组的水侧换热器的型式有：套管式、板式及立式盘管式。

　　热泵型冷热水机组中的制冷剂--——水换热器以采用波纹状的内螺纹管比较合适。

　　各种水侧换热器各有其特点，对于套管式和立式盘管式换热器，要注意在设计与制造时解决其主要问题，使用板式换热器还应使用户了解其特点，重视水质问题。水侧换热器有有效的防冻保护。

　　4节流装置

　　小型风冷热泵热水机组用一个势力膨胀阀，由4个单向阀控制制冷、制热走向，也有用毛细管做制热时辅助节流用，中大型机组由于制冷、制热不同工况制冷剂循环量变化大，需两个或多个热力膨胀阀以适应工况要求，在液态管路阻力大的场合，如分液头阻力大，要注意适当加大相应膨胀阀的空量，以免出现供液不足的情况。

　　风冷热泵的生产厂家应注意电子膨胀阀的应用研究。就电子膨胀阀本身特性而言，它可以控制各回路的吸气压力及过热度，控制制冷剂循环量，比热力膨胀阀更为有效地适应负荷的变化，使机组部分负荷性能得到提高。在除霜循环中，电子膨胀阀也可及时达到除霜所需的开度，提高机组的除霜性能。

　　5压缩机的型式

　　小型别墅式与模块化机组使用全封闭往复式压缩机或全封闭涡旋式压缩机。整体式机组一般使用半封闭往复式压缩机或半封闭螺杆式压缩机。目前使用较多的全封闭压缩机是往复式压缩机。在别墅型机组和模块化机组中使用全封闭涡旋压缩机的，涡旋式压缩机各方面的性能都优于往复压缩机，涡旋压缩机零件少，能效比高，对湿压缩不敏感，在高压缩比地可采用喷液冷却，与往复压缩机相比由于其泄露小，无余隙容积，流动损失小，在热泵运行的高压比下仍可有较高的确良容积效率，这种机型更宜用于鲜花热泵运行，将成为该范围内往复压缩机的替代机种。对于整体式机组，半封闭螺杆压缩机的性能也优于往复压缩机。其夏季制冷运行季节能效比比往复压缩机高6-8%，冬季运行供热性能系数比往复压缩机提高12-13%。对于比较寒冷，工况条件较差的地区以使用螺杆压缩机为宜。