暖通工程師考試專業(yè)復習資料(4)

空氣源熱泵的特點

1、空調系統(tǒng)冷熱源合一，且置于建筑物屋面，不需要設專門的冷凍機房、鍋爐房，也省去了煙囪和冷卻水管道所占有的建筑空間。對于寸土寸金的城市繁華地段的建筑，或無條件設鍋爐房的建筑，空氣源熱泵冷熱水機組無疑是一個比較合適的選擇。

2、無冷卻水系統(tǒng)，無冷卻水系統(tǒng)動力消耗，無冷卻水損耗。空調系統(tǒng)如采用水冷式冷水機組，自來水的損失不僅有蒸發(fā)損失、漂水損失、還有排污損失、冬季防凍排水損失，夏季啟用時的系統(tǒng)沖洗損失，化學清洗稀釋損失等等，所有這些損失總和約折合冷卻水循環(huán)水量的2—5%，根據(jù)不同性質的冷水機組，折合單位制冷量的損耗量為2-4t/100rt.h。這對我們某些嚴重缺少的城市來說，是一個比較可觀的數(shù)量。另外，相當一部分工程在部分負荷情況下冷卻水循環(huán)量保持不變?；蚋鶕?jù)主機運行臺數(shù)，只作相應的臺數(shù)調節(jié)。我們以前的經(jīng)濟比較很少重視這一點。

3、由于無鍋爐、無相應的燃料供應系統(tǒng)，無煙氣，無冷卻水，系統(tǒng)安全、衛(wèi)生、簡潔。對于暖道專業(yè)來說，鍋爐房最有可能存在安全隱患，另外，冷卻水污染形成的軍團菌感染的病例已有不少報導，從安全衛(wèi)生的角度，空氣源熱泵具有明顯優(yōu)勢。

4、系統(tǒng)設備少而集中，操作、維護管理簡單方便。一些小型系統(tǒng)可以做到通過室內(nèi)風機盤管的啟停控制熱泵機組的開關。

5、單機容量從3rt至400rt，規(guī)格齊全，工程適應性強，利于系統(tǒng)細化劃分，可分層、分塊、分用戶單元獨立設置系統(tǒng)等。

6、夏天運行cop值較水冷機組較低，耗電較多，冬季運行節(jié)省能源消耗。對于南京這樣冬冷夏熱城市的一般建筑而言，熱泵系統(tǒng)的全年能耗低于水冷機組加鍋爐的空調系統(tǒng)，但按目前的能源價格，熱泵系統(tǒng)的全年運行費用高于水冷機組加鍋爐方案。

7、造價較高。作為空調系統(tǒng)的冷熱源方面的設備投資，空氣源熱泵冷熱水機組造價較高，比水冷式機組加鍋爐的方案的系統(tǒng)綜合造價貴20—30%，如只算冷熱源設備，熱泵的價格約為水冷機+鍋爐的1.5-1.7倍。

8、空氣源熱泵冷熱水機組常年暴露在室外，運行條件比水冷式冷水機組差，其壽命也相應要比水冷式冷水機組短。

9、熱泵機組的噪音較大，對環(huán)境及相鄰房間有一定影響。熱泵通常直接置于裙樓或頂層屋面，隔振隔音的效果，直接影響到貼鄰房間及周圍一些房間的使用。合理的位置設置與隔振隔音措施的到位，熱泵噪音的影響可以基本消除。

10、空氣源熱泵的性能隨室外氣候變化明顯。室外空氣溫度高于40-45℃或低于-10～-15℃時熱泵機組不能正常工作。

空氣源熱泵結霜、化霜問題的研究

由于空氣源熱泵冬季采用空氣作為熱源，所以，隨著室外溫度的降低其蒸發(fā)溫度也隨之降低，蒸發(fā)器表面溫度隨之下降甚至低于0 ℃。此時當室外空氣在流經(jīng)蒸發(fā)器被冷卻時其所含的水分就會析出并依附于蒸發(fā)器表面形成霜層。結霜對熱泵是極其不利的。隨著霜層的形成蒸發(fā)器傳熱熱阻增加蒸發(fā)溫度下降機組的性能下降工況惡化制熱量也將下降這將嚴重影響壓縮機以及熱泵整體的性能同時除霜帶來的額外費用還將降低空氣源熱泵的經(jīng)濟性這也就是為什么空氣源熱泵在寒冷、潮濕地區(qū)的應用受到限制的原因。所以說結霜機理、化霜方法一直是空氣源熱泵研究與應用中要解決的重點與難點。目前有不少關于空氣源熱泵機組冬季運行狀況的研究主要分析供熱時不同工況下空氣盤管表面濕空氣結霜、結露及干冷卻特性并結合結霜過程進行試驗和模擬分析了迎面風速、環(huán)境溫濕度、翅片間距、管排數(shù)等參數(shù)對結霜性能的影響及其所可能產(chǎn)生的一系列后果。了解結霜的機理的主要目的是要解決如何除霜的問題。傳統(tǒng)的除霜控制方法主要包括：定時除霜法時間—溫度(壓力)法空氣壓差控制除霜法霜層傳感器控制除霜法聲音震蕩器控制除霜法最大平均供熱量控制除霜法最佳除霜時間控制法等。這些方法各有利弊有待完善。近年來由于計算機技術的發(fā)展將模糊控制技術引入空氣源熱泵除霜問題的研究作為一項先進可行的新技術逐漸引起了人們的注意。這主要是因為空氣源熱泵結霜問題的影響是多因素非線性的而模糊控制技術的優(yōu)勢就是處理多維、非線性、時變問題。這樣一來將模糊控制技術引入空氣源熱泵的除霜控制通過對除霜過程的系統(tǒng)響應分析，可以使除霜控制能夠自動適應機組工作環(huán)境的變化達到智能除霜的控制要求。此外還有考慮環(huán)境工況變化的雙溫度傳感器智能化除霜控制方法等。盡管空氣源熱泵具有很多優(yōu)點但受室外環(huán)境的限制也比較大這也是空氣源熱泵目前僅在我國黃河以南地區(qū)得到了廣泛應用的主要原因。而在黃河以北地區(qū)應用空氣源熱泵則根據(jù)所處地區(qū)不同有其特殊要求。目前關于西安、膠東以及寒冷地區(qū)空氣源熱泵的實際應用情況已有研究并就所遇到的如壓縮比過大等具體問題提出了一些相應的改進措施可在相應地區(qū)的實際應用中作為參考。此外為了對空氣源熱泵結霜除霜所帶來的損失進行量化的分析有研究提出了不同地區(qū)、不同使用情況下的平均結霜除霜損失系數(shù)的概念平均結霜除霜損失系數(shù)越大的地區(qū)應用空氣源熱泵越不經(jīng)濟。據(jù)此將我國空氣源熱泵使用地區(qū)根據(jù)平均結霜損失系數(shù)分成4 類：低溫結霜區(qū)：如濟南、北京、鄭州、西安、蘭州等;輕霜區(qū)：如成都、桂林、重慶等;重霜區(qū)：如長沙;一般結霜區(qū)：如杭州、武漢、上海、南京、南昌、宜昌等。這些都可以作為熱泵設計選用中重要的參考依據(jù)。