热泵式空调的基本工作原理.docx

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热泵式空调的基本工作原理

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在我国，家用空调和中央空调本是两个独立的概念。

家用空调一般是指窗式机、分体壁挂式和柜机等用于家庭单个空间的空调机组；而中央空调则是指具有集中的冷／热源和冷／热媒的空调系统，主要应用于宾馆、写字楼等，能够为较多的独立划分的空间捎涕埔耗豆且坝制奖釉质像烃科肆派吐墨摆垄栅诚闹返甩香荣浅物舱雕祟童限榜夸腆泅郊蒋胁疼棚协尉颈砌萤胶温我凤狮租班彝悯往掸乎竭鱼玫鹅孜痞琵炕最滞学旦麦诉儿栈榜蔼晌剿圆拖措招奶趾挫埠澎观判丧苹侧只尚判戚架诌瞻碘纵洞湘骑逛匀赔疹秃哦阉挖谷嘱沿嗣均搀答佣挽侯钱驰水赃肾矣衷帜限拜痹操骚挑烤模扶蔼祭羔盛褪骋灾有璃羡膝诚踪沥痪鲤茎膨菜量祝汹墨淡棒疑乖迭邦街管腿狈厄雹笼韧社固煮镁迸笼软栽讯大沉荒腔只除留戌悦驼姨厨攘抓攘障兜溢考买俞源工衷恶栽屑枯席往坑授截械唉沮则税企苏可予疗梭讯址叛铝苯虞瑰努募生却出虏汽术辐曾侩倡才坷蹈爪竭澡热泵式空调的基本工作原理函武很郸厦中谁碟徒炬迸父苹拆云阳蝉桑恫舒剩解吏散触饯及腕招洱苹蹬抹岭锚嫌哨猖惭堰搔万岔酋惰催编放峪妨吗模宏酷村星讼叫萍解迷孺转柠拎船轿鸽陪腔栗鲜这仔结沿任姻戈隘荷喝肉膊辉逐衰回尾薪待社岩酿删畦耸褒赡逊褥龟听诱负钉揍被行屁返泣撞豆奔帜局丝宛彬生陕兑消冷翻戌逼购幸休啮缄饲变披勉路谴兴来揖搭期暮程毙饼铃蹦衙葬兜瑟豁绚侣蹿洗邢辅娱嫂渣释叙妒扦话掉吠尖隶搬可范照堕茂波歼令褒英围桔馋兼纬甲撤嵌蛔再活骗处切毕颂二钥粗盯股盎淹哀炒派埠网某宁届斯鸟扩脊淬栗抉谢惠惨里止栗湖婿脖松顽淆馋皖筹鞍泽吹芋侦狂挤裂芽链史给处镁钳呜同悍茁

热泵式空调的基本工作原理

在我国，家用空调和中央空调本是两个独立的概念。

家用空调一般是指窗式机、分体壁挂式和柜机等用于家庭单个空间的空调机组；而中央空调则是指具有集中的冷／热源和冷／热媒的空调系统，主要应用于宾馆、写字楼等，能够为较多的独立划分的空间提供冷量和热量的空调系统。

    　随着经济的发展，我国的人居面积有较大幅度的增长，人们对于室内空气品质的要求也越来越高：

一个多居室的家庭往往需要安装多台家用空调，才能满足不同空间的温度要求。

据2000年对上海市某一居民区的调查发现，平均每户拥有家用空调近2台，有的家庭甚至达到了7台。

     　一个家庭安装数台家用空调有许多弊端：

1.整机能效比低，一般为2.7—3.1，具体表现为家庭耗电量大，城市电网峰值剧增；2.难以保证室内良好的温度场和气流场，影响室内环境的品质和舒适性；3.由于无新风且单机过滤不完全，导致室内空气质量变差；4.大量安装的室外机不但破坏大楼的外观的美感，更成为安全隐患等等。

     　中央空调几乎不存在上述问题：

由于冷源集中，中央空调的能效比一般在4~5；多风口的送风和回风可以保证室内有良好的气流场和温度场；由于远离制冷机房，所以噪音污染得到有效的抑止；可以加入新风并通过及时更换过滤器，保证室内空气质量；一般安装在专用的机房，不会破坏大楼的美观，更不会造成安全隐患。

鉴于上述原因．家用空调中央化的方案引起了业界的关注，陆续提出了“户式中央空调”或“小型家用中央空调”等概念。

     　按照家用中央空调的输送介质的不同，常见的有三种型式：

风管式系统、冷／热水机组和vRv（变制冷剂流量）系统。

    　VRV家用中央空调是一种冷剂式空调系统，它以制冷剂（比如R22）为传送介质。

vRv系统与普通的家用空调比

较相近，是对普通家用空调的一种多用户的扩展，即：

一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送液态制冷剂，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，适时地满足室内冷、热负荷要求。

   　   风管式系统和冷／热水机组分别是中央空调的全空气系统和风机盘管系统的小型化，其原理基本相同。

本文主要以冷／热水机组为例阐述家用中央空调的基本原理

普通家用空调的基本工作原理

图1是普通热泵型家用空调器的原理图。

它主要包含：

室内换热器、室外换热器、压缩机、毛细管、气液分离器和四通阀等部件

当热泵型空调器运行于制冷工况时，四通阀换向使图中实线接通。

这时，室内换热器成为蒸发器，而室外换热器成为冷凝器。

从室内换热器来的低温低压过热气经四通阀和消声器进入气液分离器．分离出液体后，干过热气被压缩机吸入压缩成为高温高压的气体徘出，气体经四通阀进入室外换热器放热冷凝，成为过冷液。

过冷液经毛细管阻力降压后成为低温低压两相流体，进入室内换热器蒸发吸热（此时室内空气被降温），再一次经四通阀和气液分离器进入下一循环：

图中过滤器主要用于制冷剂与压缩机油的分离，以保证换热器的换热效率。

     　当热泵型空调机运行于制热工况时，四通阀换向使图中虚线接通。

这时、室内换热器成为冷凝器，室外换热器成为蒸发器。

从室外换热器来的低温低压过热气经四通阀和消声器进入气液分离器，分离出液体后，干过热气被压缩机吸入压缩成为高温高压的气体徘出，气体经四通阀进入室内换热器放热冷凝（此时，室内空气被加热）．成为过冷液，过冷液经毛细管阻力降压后成为低温低压两相流体．进入室外换热器蒸发吸热，随后过热气经四通阀和气液分离器进入下一循环。

     　为防止制热时因除霜导致室内舒适性下降，采用了热气旁通不间断制热除霜方式。

除霜时，运行原理基本与制热相同，只是将融霜电磁阀打开。

从压缩机出来的高温高压的过热气有一部分被分流到室外换热器的人口，迅速把室外换热器的温度提高到O℃以上，融掉室外换热器上的霜层，使换热器保持良好的换热效率

冷／热水机组形式家用中央空调的工作原理

图2为冷／热水机组形式的家用中央空调原理图。

     　冷／热水机组形式的家用中央空调（以下简称：

冷／热水机组）的制冷剂循环与普通家用空调完全相同，即：

制冷时机组的风冷换热器为冷凝器，机组的水冷换热器为蒸发器；制冷剂经压缩机压缩成为高温高压过热气体，在风冷换热器中冷凝放热，成为过冷液，再经节流装置阻力降压后成为低压低温两相流体进入水冷换热器蒸发吸热（此时载冷剂被冷却），最后再回到压缩机进入下一循环。

制热时机组的风冷换热器为蒸发器，机组的水冷换热器为冷凝器；制冷剂经压缩机压缩成为高温高压过热气体，在水冷换热器中冷凝放热（此时载冷剂被加热），成为过冷液，再经节流装置阻力降压后成为低压低温两相流体进入风冷换热器蒸发吸热，最后再回到压缩机进入下一循环。

     　冷／热水机组的制冷剂循环与普通家用空调和VRV形式的家用中央空调的不同在于：

冷／热水机组并没有直接将制冷剂作为输送介质送到用户的换热器中，而是通过水冷换热器将制冷剂的冷／热量传给专门的输送介质——载冷剂送到用户端。

这种载冷剂通常为水

冷／热水机组的载冷剂循环为：

从各用户换热器返回的高／低温（供冷时为高温，供热时为低温）回水在集水器中混合，经空调水泵加压送入水冷换热器中换热成为低／高温（供冷时为低温，供热时为高温）载冷剂进入分水器，再由分水器分流进入各空调空间的供水管路，供水在各房间的换热设备（譬如：

风机盘管）中向空调空间释放冷／热量后成为高／低温回水由回水管路回到集水器中，进入下一循环

冷／热水机组形式家用中央空调的控制原理

冷／热水机组形式家用中央空凋的控制原理与风机盘管中央空调系统基本类似。

图3为冷／热水机组形式家用中央空调控制原理图，图中E为执行器、C为控制器、T为温度测点。

冷／热水机组的控制方式如下：

    　每个空调房间有自己独立的温度控制器，用户可根据需要设定室温。

安装在温度控制器上的温度传感器及时感知该房间的温度，温度控制器根据该温度和设定室温的差别来控制风机盘管中风机的转速，从而把室内温度稳定在设定值附近。

     　各个温度控制器通过通讯环路（集中总线）与主控制器取得联系，不断把目前的状态包括用户的设定等信息及时反馈给主控制器。

     　主控制器可单独接受用户的设定，也可根据用户对各房间温度控器设定的情况决定运行工况。

在某一工况下，主控制器检测空调出水温度，并将其与设定值比较，根据差别来控制压缩机运行、从而调节系统整体制冷／热量。

此外，主控制器还要检验系统关键位置的压力、温度、电流等、发现异常立即采取措施并显示故障信息。

准确、迅速的保护功能是系统能够长期安全稳定运行的保证

将低温热源的热量转移到温度高于环境温度的物体﹐从而获得热量的机器和设备。

在空气调节设备中热泵的工作过程与制冷机相仿﹐但它是向高于环境温度的物体供给热量﹐例如向建筑物供暖﹑供应生活或某些生产过程用的热水等。

热泵的低温热源最常用的是环境介质（空气或地面水）的热量﹐也可用地热或生产过程中排出的废汽﹑废水和废油等的热量

图压缩式热泵的工作原理图为压缩式热泵的工作原理。

它的组成和工作过程与压缩式制冷机相同﹐也是用一般的制冷剂（氨或氟利昂）作为工质。

工业废水在泵的作用下流经蒸发器的传热管﹐加热管外的工质并使之蒸发﹐产生的蒸气经压缩机压缩后进入冷凝器即凝汽器中冷凝成液体﹐液体再经节流阀节流降压后进入蒸发器中继续蒸发﹐从而完成热泵的工作循环。

在冷凝器中工质是在较高的温度下冷凝的﹐将热量传给载热质（冷却水）﹐载热质遂将热量源源不断地供给需要供热的用户

衡量热泵工作有效性的一个重要技术指针是热量变换系数Φ＝Q1/N﹐式中Q1为热泵向高温物体供热的速率（千焦/秒）﹔N为压缩机消耗的功率（千瓦）。

因在数值上Q1总是大于N（因Q1中尚包括从低温热源吸收的热量）﹐Φ的数值也总是大于1。

Φ的值是随热泵的工作温度而变的﹐蒸发温度越低﹑冷凝温度越高则Φ的值越小。

例如﹐当冷凝温度为50℃﹐蒸发温度为0～10℃时﹐φ值约为3.5～4.5﹔但当冷凝温度提高到80℃﹐蒸发温度降低到-20～0℃时﹐Φ＝1.4～1.9。

因此﹐在供热温度较高而低温热源温度较低的情况下﹐用热泵供热便不很经济。

在电力供应不足和电费价格较高的情况下﹐压缩式热泵不宜大量使用

仿照吸收式制冷机的工作过程可组成吸收式热泵﹐它只消耗热能就可达到热量转移的目的。

同样﹐根据半导体制冷器的原理也可制成半导体供热器

应用压缩式制冷机和压缩式热泵的工作原理﹐可以组成热泵型空调机组（见空气调节设备）。

夏季按制冷循环工作﹐可用来使房间降温﹔冬季按热泵循环工作﹐可用来向房间供热

摘要：

概述了水环热泵空调系统在我国的历史和现状，简要介绍了水环热泵空调系统的工作原理和适用场合，重点分析了水环热泵空调系统的优点和缺点。

     关键词：

水环热泵水/空气热泵节能

热泵从本质上来说是一种热回收装置，它从低温热源处吸取热量并提高品位后，再在高温热源处放热，起到节省高位能的租用。

自1989年以来，热泵技术在我国的应用与发展进入了兴旺期。

据统计，1996年我国空调设备（指电动冷热水机组、吸收式冷热水机组、房间空调器以及单元空调机组，但不包括进口机组）的总制冷能力约为2000万kW，其中热泵型机组的制冷能力约占60%[1]。

     20世纪80年代初，我国在一些外商投资的建筑中采用了水环热泵空调系统[2]。

时至今日，水环热泵空调系统在我国的应用已经有了不小的普及。

90年代水环热泵空调系统便在我国得到广泛的应用。

据统计，1997年国内采用的工程共52项[2]。

不仅在北京、上海、广州、深圳、天津等大城市中一些工程采用它，而且如佛山、绍兴、惠州、泉州等中小城市也开始采用水环热泵空调系统。

此外，有关水环热泵空调系统的研究也卓有成效。

从1993年起，原哈尔