对家用中央空调热泵机组有关问题的讨论Word下载.docx

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表2　各种机组采用的名义工况

机组型式

风冷热泵冷热水机组

管道机

VRV机组

水—空气热泵

水—水泵热泵机组

制冷

室内侧

进出水12/7℃

空气温度27/19.5℃

空气温度27/19℃

室外侧

室外空气35/24℃

室外空气t干=35℃

进出水30/35℃

制热

进出水40/45℃

室内空气t干=20℃

空气温度t干=20℃

空气温度7/6℃

进出水15.5/7℃

　　注:

空气温度:

分子为干球温度,分母为湿球温度。

　　热泵机组制冷量Φ0机（kW）和制热量Φh机（kW）按下式计算

　　Φ0机=q0K1K2　　

　　Φh机=qhK3K4K5

式中　q0、qh——产品样本中热泵机组名义工况的制冷量和制热量，kW；

　　　K1、K3——室内侧温度修正系数，按产品样本或技术说明书选取；

　　　K2、K4——室外侧温度修正系数，按产品样本或技术说明书选取;

　　　K5——机组冬季化霜修正系数，每小时化霜一次取0.9，化霜二次取0.8，每小时化霜次数按机组所选化霜控制方式选取或向厂家查询。

　　在设计选型时，应尽可能使Φ0设、Φh设与Φ0机、Φh机一致，如不能一致，按夏季Φ0设与Φ0机一致，校核冬季Φh机。

在夏热冬冷地区，一般夏季冷负荷能满足，冬季供热量一般也能满足；

在北方地区冬季供热量不足可采用辅助加热措施。

2　机组的能耗指标

　　家用中央空调类似于家电产品，必须有高度的可靠性；

家用中央空调是耗能大户，,必须注意其节能性。

多年的实践表明，热泵机组在使用寿命期内的能耗费用，一般是其初投资的5～10倍；

对用户来讲，运行费的多少牵连到该产品是否得到用户认同的一个关键问题。

目前有一种说法，家用中央空调买得起，使用不起。

因此，能耗指标是考虑机组可靠性之后的首要指标。

热泵机组的能耗指标，按文献规定有：

夏季名义工况制冷能效比EER，冬季名义工况制热性能系数COP和应用部分负荷性能系数APLV及综合部分负荷性能系数IPLV，单位均为kW/kW。

实践证明，机组实际上均处于部分负荷下运行，按照设计负荷，在满负荷运行的时间很短，特别是家用中央空调系统。

因此，考虑部分负荷下的能耗指标已成为热泵机组性能好坏的一项重要指标，即要求机组不仅在满负荷时效率高，在部分负荷下运行时也要高。

EER、COP是制冷量与机组总消耗功率之比，按文献规定，风冷热泵机组的总消耗功率应包括压缩机和室外侧风机的输入功率；

蒸发冷却式应包括淋水装置水泵的消耗功率；

家用小型水—水和水—空气热泵应包括室外侧水泵的消耗功率。

　　上文讨论统计的9种不同厂家的风冷热泵冷热水机组的平均EER=2.83，COP=3.23；

另外，统计10种不同厂家的风冷管道机和单元式空调机的平均EER=2.68，COP=2.96。

上述能耗指标与家用空调器相比，相差不大甚至有的还小于家用空调器。

2000年笔者调查了重庆市场上销售的2000～3500W的141种单冷和热泵空调器，其平均制冷EER=2.63；

100种型号的热泵空调器，其平均制热COP=2.88kW/kW。

按GB/T7725-98房间空调器标准的规定，>

7100W的空调器，其EER（COP）应≥2.5，上述机组的个别型号还达不到房间空调器标准要求。

　　按照文献规定，风冷热泵机组应分别提供名义工况（100%负荷）下和部分负荷下的能耗指标，规定了部分负荷性能系数的试验方法和计算公式，并提出厂家应在样本中标注。

目前的家用中央空调产品，还没有看到一家提供了部分负荷性能系数。

3　噪声问题

　　家用中央空调系统的噪声要考虑室外侧和室内侧。

对于热泵冷热水机组主要考虑室外侧噪声；

水源热泵机组主要考虑室内侧；

对管道机既要考虑室外侧噪声,又要考虑室内侧噪声。

从本文

（一）统计的热泵冷热水机组和管道机的室外机组噪声，除个别机型外，一般均为50～65dB（A）；

大金的RX（Y）和RN（Y）型VRV室外机（制冷量23.3～29.1kW）的样本噪声值为57dB（A）；

管道机室内机的噪声为50～60dB（A）；

整体式水源热泵（有的称一体化水冷风管空调器）的噪声值，产品样本中均未提供，按实测值一般也在50～60dB（A）。

对于独立式住宅建筑，室外机组可放置在屋面上，对室内噪声影响较小；

但对于集合式（公寓式）建筑，一般只能设置在紧邻居室的阳台或挑台上，对室内和邻居影响较大。

因此，使用家用集中空调必须考虑噪声对居室和邻居的影响尤其是夜间运行。

按国内环境标准，居室内允许噪声白天50dB（A），夜间40dB（A）。

若噪声超标不仅影响本户使用，还要影响邻居的安宁，严重者不仅会被投诉，还可能被勒令停止运行。

　　减少噪声的措施，关键是厂家要生产低噪声的产品；

其次是设计安装时要注意采取防振和降噪措施。

目前不少厂家在产品样本中不提供噪声值，这是违反国家标准的；

有些厂家在产品设计和生产中注意了减噪措施，如有的厂采用噪声低、振动小的横置式涡旋压缩机，并采用隔声罩；

压缩机、内置水泵采用减振基座；

面板内贴13mm厚的玻璃棉吸音复合材料；

风扇采用高效低噪声机翼形叶片，风机转速控制在720r/min以下，并采用变速调节，降低夜间噪声；

机组内所有连管及支架均采取减震措施，收到了较好的消声效果。

另外，机组在安装时应注意，室外机尽可能落地安装，基座下垫减振块或10～15mm厚的胶皮，保持机组平稳；

所有与外间连接的管路均应采用减振软管；

进排风要通畅，减少回流，排风口如需接短管应与厂家联系。

　　对不满足室内噪声标准要求的室内机在设计安装时应采取措施，如：

室内机用减振支托架，机组下面应有25mm厚的减振吸音板，该板应大于机组底座面积；

控制连接风管内风速，最好不大于3m/s；

风管的三通、弯头、阀门等零部件之间的长度应有3～5倍风管直径的直线距离；

室内机不要安装在人员逗留处，最好安装在走道、贮藏室等地方；

有必要时应设置送风和回风消声静压箱。

4　风冷热泵机组的除霜

　　风冷热泵机组在冬季供热工况运行时，最大的一个问题是当室外气温较低，机组蒸发温度t0低于0℃时，室外侧空气盘管换热器翅片表面会结霜，需采取除霜措施。

根据有关文献报导和现场跟踪测试，其结果是除霜损失约占热泵总能耗损失的10.2%，而由于除霜控制方法问题，大约27%的除霜动作是在翅片表面结霜不严重，不需要除霜的情况下进入除霜循环的。

目前提出的除霜及其控制方法很多，但具体实施起来却或多或少的存在一些问题，如发生多余的除霜动作和需要除霜时而不发生信号等弊病存在。

可以说有效的除霜控制方法及措施还在不断地发展和研究之中。

目前常用的除霜和控制方法有：

（1）温度t（或压力）—时间法

　　即利用盘管表面温度（或吸气压力）和时间控制启动除霜（即制冷运行）或结束除霜模式（恢复制热运行）。

（2）温差（△t）——时间法

　　利用盘管表面温度和室外空气温度的温差与时间控制启动除霜，利用温度（或压力）——时间控制除霜结束。

　　上述是目前机组使用最多的两种控制方法,主要问题是机组运行中盘管表面温度不均匀，而且与各地气候条件有很大关系，盘管表面温度传感器放置位置难于确定，另外如何根据不同使用地区设定t、△t和时间，设置不好会出现除霜误动作，因此适应性较差，可靠性不高。

　　（3）MP99电脑除霜

　　RC专利技术，它配有室外温度、蒸发压力、排气压力三个传感器，当机组进入制热状态或上一次除霜结束后4分钟，电脑记录下室外温度值t室外和低压值,通过电脑换算出温度值t蒸发，二者差值为△t蒸发=t室外-t蒸发。

随后电脑不断测量如上两值，并将其差额的绝对值△t实际与△t标准进行比较,当△t实际≥△t标准+8℃时，系统开始除霜。

除霜时当排气压力达到16.5bar时（此时盘管上的霜已除净），启动风扇1分钟（以便将盘管上除霜后遗留的水吹干），此后除霜动作结束，转入制热状态运行。

　　（4）旁通除霜法

　　即在压缩机排气管与蒸发器进液管之间连接一旁通管，在管上安装电动旁通阀，需要除霜时，旁通阀开启，使部分高压排气直接进入蒸发器进行除霜。

这种控制方法优点是机组在除霜时不间断供热，缺点是工况稳定性较差。

　　（5）压差控制法

　　即在室外侧空气换热器两侧装一压差控制器，由于盘管结霜时阻力增加，当阻力增加到一定值（如初阻力的2倍）时，开始除霜；

阻力下降到初阻力时，结束除霜。

该方法控制比较简单，主要问题是机组使用一段时间后，室外盘管表面由于污垢等原因，会使初阻力增加，因此如何适应这种阻力变化，达到可靠的除霜是值得注意的问题。

　　（6）变频压缩机和电子膨胀阀的显热除霜法

　　采用变频压缩机和电子膨胀阀的热泵机组可用此法除霜。

它是利用温差—时间法发出除霜信号开始除霜，除霜时四通阀不换向，电子膨胀阀全开，变频压缩机高速运行，系统内大流量制冷剂气体循环，即靠压缩机排出的高温蒸气显热除霜。

该方法优点是，不间断供热，室温降低少，除霜时间短，虽然除霜时压缩机高速运转耗能有所提高，但总能耗下降。

5　机组的节流装置

　　目前家用中央空调热泵机组的节流装置有：

①单个热力膨胀阀——即冬夏用同一个热力膨胀阀；

②用一个双流向的热力膨胀阀——该膨胀阀的正流向（夏天）和反流向（冬天）均可实现节流和调节制冷剂流量；

③用2个热力膨胀阀——即冬夏分开,各用一个热力膨胀阀；

④电子膨胀阀。

　　通过热泵系统热力计算可知，冬夏工作工况相差较大。

在名义工况下，制冷剂流量冬季比夏季要少20%～40%；

压力差冬季比夏季高10%～30%；

蒸发温度t0与冷凝温度tk均有较大的不同。

常规的热力膨胀阀存在着：

①在低的t0下过热度增大，t0不稳定，制冷效率下降；

②制冷剂流量调节范围小；

③允许负荷变动小，不适合用于能量调节的机组。

因此，热泵机组冬夏用一个热力膨胀阀不尽合理。

双流向热力膨胀阀可使机组管路系统简化，降低流动阻力，但由于阀的构造限制，当反向流动时，导致阀的静装配过热度升高，同时阀的制冷剂流量下降，据厂家介绍约下降20%以上；

对于设有贮液器的热泵系统，管路走向比较困难，难于保证冬季进蒸发器的制冷剂以液态为主。

综上情况，为适应冬夏季工况的不同，采用2个热力膨胀阀的系统较为合理。

　　电子膨胀阀可以随制冷量的大小精确地调节制冷剂流量；

使出蒸发器的蒸气过热度保持很小（0～2℃）；

它不受冷（热）水及室外空气温度的影响；

在冬季除霜循环中，电子膨胀阀可以及