空氣源熱泵的應(yīng)用與設(shè)計

李俊杰

摘要：伴隨著能源危機警鐘的敲響和節(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。空氣源熱泵（ASHP）以節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢正越來越受到人們的青睞，其中可同時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。本文對空氣源熱泵的應(yīng)用與設(shè)計進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：空氣源熱泵；應(yīng)用與設(shè)計

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

1關(guān)于空氣源熱泵系統(tǒng)工程設(shè)計

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（這個過程中會釋放出汽化熱，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，形成一個循環(huán)并且不斷地重復(fù)。在這個循環(huán)的過程中，通過熱泵熱水機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)動能源，從低溫?zé)嵩粗懈咝У匚盏推肺坏臒崮芡瑫r將其傳遞給高溫?zé)嵩矗云趯崿F(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，與機組聯(lián)動，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時間不用或系統(tǒng)回水導(dǎo)致箱內(nèi)水溫降低時，兩套泵同時開啟以保持系統(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、電接點壓力表、電磁閥以及相關(guān)調(diào)節(jié)閥門，以保證整個系統(tǒng)熱水正常供應(yīng)。（4）補水系統(tǒng)，內(nèi)含一個補水電磁閥以及相關(guān)調(diào)節(jié)閥門，以保證系統(tǒng)的補水需求量與補水時間。加熱內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)則采用同程式管路設(shè)計，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)。空氣源熱泵熱水器從空氣中提取低品位熱量來制取衛(wèi)生熱水，節(jié)能效果明顯，但空氣的溫度T以及相對濕度ψ將會影響機組的整體性能。當(dāng)-12.8℃≤T≤5.8℃，ψ≥67%就結(jié)霜，-5.0℃≤T≤5.0℃，ψ≥67%就會嚴(yán)重結(jié)霜。若空氣側(cè)換熱器表面結(jié)霜，使機組制熱能力下降，必須進(jìn)行除霜，機組才能正常工作。空氣源熱泵熱水機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、濕度自動檢測及分析空氣側(cè)換熱器是否結(jié)霜，如結(jié)霜則啟動除霜裝置，保證在短時間內(nèi)除霜，保證整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)和制熱。

2空氣源熱泵熱水系統(tǒng)自動運行控制

2.1系統(tǒng)開始階段。補水電磁閥打開，當(dāng)加熱水箱的水位達(dá)到下限水位時，機組啟動給水箱內(nèi)冷水循環(huán)加熱，當(dāng)水溫加熱到55℃，機組停機，補水直到上限水位，補水電磁閥關(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，系統(tǒng)泄水水泵啟動，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，恒溫循環(huán)水泵和泄水水泵同時啟動，重復(fù)動作1，直至水箱內(nèi)水溫升至55℃時，機組停止運行。

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，外循環(huán)泵啟動，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，機組啟動加熱直到水溫達(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)出水端的電接點壓力表感應(yīng)到最不利點壓力低于設(shè)定值時，增壓水泵啟動，直至最不利點壓力達(dá)到設(shè)定值，增壓水泵停止運行。

2.6系統(tǒng)用水說明。系統(tǒng)設(shè)計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，才重復(fù)1的動作；如水箱當(dāng)天用水沒到下限水位，系統(tǒng)每天凌晨24：00時（可更改）定時重復(fù)1的動作。

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對于設(shè)計難點及解決措施

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系統(tǒng)的性價比和以及合理性，選取水箱過大將會造成投資浪費；選取水箱過小則會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)機組在額定工況、惡劣工況下小時產(chǎn)熱水量、熱水系統(tǒng)過程總加熱時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組半小時產(chǎn)熱水量；蓄熱水箱：蓄熱水箱容積=日總水量×使用系數(shù)-惡劣工況機組產(chǎn)水量×4h-加熱水箱容積。

4.2關(guān)于系統(tǒng)機組結(jié)霜問題。針對該項目系統(tǒng)機組的結(jié)霜問題，采用機組智能除霜控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是采用自動識別溫度一時間控制方法。控制方法如下：當(dāng)翅片管換熱器（蒸發(fā)器）表面溫度下降到設(shè)定值t1時，同時又超過設(shè)定的除霜周期時，時間繼電器開始計時，同時進(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作，然后室外風(fēng)機停轉(zhuǎn)，壓縮機的高溫排氣進(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)行時間達(dá)到設(shè)定的最長除霜時間，即停止除霜。機組又恢復(fù)制熱工況。由于除霜過程會導(dǎo)致一定的熱量損失，所以空氣源熱泵熱水機組采用一定措施來降低除霜損失。

5結(jié)束語

空氣源熱泵熱水機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。該產(chǎn)品可以有效地解決目前國內(nèi)有關(guān)部門對節(jié)約能源、環(huán)保、安全等各方面較棘手的問題，利國利民，值得大力推廣應(yīng)用。