空气源热泵空调系统节能研究杨庭裕

空气源热泵空调系统节能研究杨庭裕

杨庭裕

杭州华辰银座酒店浙江省杭州市310021

摘要：通常情况下，在择定空调系统期间，往往会处于其本身的节能需要而择定部分能效偏高的热泵机组，同时还需要参照出现的负荷特点以及自身的所需要的效率去对源热泵进行考量，末端尽量的使用一些风量并不大并且有着较高焓差的设备，同时还应该对热泵设备在运行过程汇总的换热环境与新风负荷等进行合理的控制。

关键词：空气源；热泵空调系统；节能

1低温工况下运行的可靠性和能效比

在低温状态的情况下，要提升空气源热泵冷热水机组的可靠性及能效比，就需要选用分体结构形式。目前，国内空气源热泵冷热水机组通常采用整体结构形式。整体式空气源热泵冷热水机组设置在室外，当室外气温过低时，引起空气源热泵热损失加大、润滑油的润滑效果变差、制冷剂的冷迁移、能效比下降等问题。为此，在热泵用的压缩机的曲轴箱或机壳中装设适当功率的润滑油的电加热器，以避免出现上述问题。但这势必要多耗电能，使EER值变小。在双级耦合热泵集成系统的研究中，将整体式空气源热泵冷热水机组改为分体式空气源热泵冷热水机组，避免了压缩机在低温下运行出现上述问题，经几年的运行看，其效果十分好。

2优化末端空调器设计，采用变频技术智能控制

终端空调自身所消耗的能源可以说并不大，其在当前空调系统整体的能耗中仅仅消耗了10％左右。在末端空调对风机盘管进行使用的时候，其本身的能耗份额会逐渐的减弱，主要采用模块化空调，自身能耗比重将不断提高。因此，从节能的角度来看，小型分散式空调在节能方面更具优势。另外，高焓差低风量空调器比低焓风量风量消耗更少的功率。其气流组织对舒适空调场所要求不是很严格，尤其是一些商场等相对来说比较多的地方工作人员，焓差大的空调器不仅能降低能耗，还能使风管面积减少，节约了风管系统的投资和建筑空间也得到了改善。通用机柜和模块化空调通常分为四排管，六排管，八排管差。我们是节省点，我们要尽量减少使用四排空调，而不是使用六排空调，空调组合尽可能考虑选择八排空调。可以说水系统是不是有变水，空调应该设置三档。在水系统中，使用变频空调器和其他形式的调速恒温器本身的条件可以大大降低终端空调器的能耗。使用空调作为标准的耗电量计量系统。

3改善热泵机组的能量调节特性是提高机组能效比的重要途径

《热泵的理论与实践》一书中明确指出，无能量调节的空气/空气热泵性能系数（COP值）约为3，有50%能量调节的空气/空气热泵COP值约为4（比无能量调节的热泵机组COP值提高约30%），实现连续能量调节的空气/空气热泵COP可以高达到6～7。由此可见，在热泵机组设计中，设有安全、可靠的能量调节装置是十分必要的。目前常用的能量调节方法有：小型往复式、滚动转子式、涡旋式压缩机常采用停/开的双位控制进行能量调节；多缸往复式压缩机可通过自动控制汽缸卸载实现能量调节；螺杆式压缩机通常是由自动控制滑阀或柱塞阀来实现自动能量调节；离心式压缩机大多采用叶轮入口导阀开度调节能量；热泵机组可用多台压缩机并联的方式或变级电动机分级调节能量；热泵机组采用变速技术进行能量调节，使制热量与系统负荷协调变化，实现无级变速调节。常用的变速调节方法有交流变频调节和直流无刷电动机调速压缩机。采用直流无刷电动机调速压缩机的能效比比变频调节高10%~20%；热泵机组采用数码涡旋式压缩机的能量调节，这是定频变容系统中常选用的压缩机等等。

4热泵机组夏季冷凝热回收

众所周知，电压缩式制冷机组产生的冷凝热是机组制冷量的1.1~1.3倍，通常制冷时，我们只利用了机组的冷量，而将大量的冷凝热排放到了空气中，即浪费了大量的低品位可利用的热源，还造成对大气的热污染。近几年来，夏季利用回收的冷凝热生产生活热水，热水温度达45~50.0C，已经被人们所接受，不但改造了很多旧有的中央空调系统，免费为酒店或需要的场所提供了生活热水，同时节省了大量能源和运行费用，提高了机组的制冷效率，减少了对大气的污染。目前很多厂家均能提供一机三用（供冷、热和生活热水）的机组，一般可回收冷凝热30~50%，节能也达40%，取得了显著的经济效益与社会效益。

5改善环境通风，防止气流短路

热泵在设计的时候需要里墙体保持一定的距离，热泵离核心筒和主楼之间也应该保持一个比较充分的安全距离，热泵以及热泵彼此还需要保持一定的空间距离，最短的距离应该在3米以上。为了能够使得通风情况得到缓解，热泵机组可以进行错列排序。此外，需要对风向产生的影响给予关注，尽量防止把热泵机组建立在主风向下建筑物45°的阴暗区里。在热泵机组其本身并排完成设置的过程中，还应该安装相关凉栅，安装的目的就是为了能够减低短路情况，同时还能够对吸气环境给予改善，这种使用方式对于冬季雨雪天降低积霜也有着非常好的效果。热泵机组不应该被置在室内，假如其自身被设置在了阳台上，阳台需要把整体的平面进行突出设置，同时还应该将其设置在一些通风条件比较好的转角位置，在对其进行安装的时候需要合理的运用侧排风的形式，或者针对竖排风的热泵加接风管给予水平排风，但是风机其自身也应该给予有效的调整。如果以上的条件都没办法实现，必须要在室内进行放置的热泵，其自身也一定要完成排风管的安装，尽可能的把气排在室外，并且防止排风口和进风口太近而产生短路问题。

6选用换热效率高的冷凝器

冷凝器的损失接近总能耗的30%，这主要是由于制冷剂与空气之间的温差较大造成的，所以应当减小传热温差。从传热过程可知，对于一定的热负荷而言，要减小传热温差，必须增大传热面积和传热系数，而传热面积的增大受到冷凝器体积和质量的限制，所以只能增大传热系数。增大传热系数可采取如下措施：①提高管内水流速；②采用高翅化系数的螺纹管；③减小水垢和油垢热阻，或者采用新型的板式热交换器，以提高其传热系数和传热效率，使其体积和质量大大减小。

7减少新风负荷，优化排风系统组织

空调建筑中新风负荷占相当的比重，额定工况下，办公、旅馆等建筑新风负荷占空调总负荷的30%左右，商业建筑中新风负荷占50%左右。新风在数量上等于排风和渗透风及侵入风等风量之和。将渗透风、侵入风降到最小程度，将排风组织起来，通过全热热交换器回收其中的能量，具有明显的节能意义。由于目前国内空气品质差，空气含尘量大，给全热换热器的管理带来麻烦，也缩短了全热换热器的使用年限，从而影响了全热换热器的大量推广。对于热泵空调系统，如能将排风有组织地排至热泵机组入口，也是提高热泵机组效率的有效的节能措施。

8选用高效低耗的热泵，合理确定热泵台数

在热泵空调系统中，热泵机组在额定制冷工况下的功耗占整个空调系统总能耗的80%左右，所以热泵机组效率的高低对空调系统能耗有决定作用。热泵机组的效率包括额定工况下的效率和部分负荷工况下的效率。从各供应商提供的资料看，热泵效率高低差异明显，高者额定工况制冷系数达到3.7左右，低者在2.8左右。个别热泵还可根据室外环境参数改变风机的转速，以减少风机的能耗。建筑物的空调负荷是随着外界气象参数和内部使用情况变化而变化的，热泵机组台数及大小应充分考虑满负荷效率及部分负荷的特点与效率，经优化使全年能耗最低。原则上，一个空调系统的热泵台数不宜低于2～3台，每个空调系统的配置的热泵机组的总的制冷回路数不宜少于4～6个。

9结语

总之，空气源热泵空调系统因为自身有着非常多的优点，尤其在夏热冬冷地区的中小系统里有着非常广泛的使用。在以住进行设计的过程中，因为缺少相关经验，系统经缺少有效配置，能够进行节能的空间还比较大，所以，对于节能技术进行推广不近几年能够对，既有空调系统进行改造，同时还能够对设计新建系统给予优化，节约投资以及降低能源消耗，其需要获得政府的支持以及人们的普遍关注。

参考文献：

[1]钱付平.空气源热泵空调系统节能分析[J].能源研究与信息，2004.3

[2]薛永明.地热水热泵空调系统的理论优化研究[J].制冷与空调，2010.3

[3]彦启森，石文星，田长青.空气调节用制冷技术（第3版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.