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1、超低温空气源热泵在严寒地区的应用 PHNIX 集团廖汉光 一、引言一、引言人类进入二十一世纪，首先面临的是这样的矛盾，一方面，人民对生活品质的要求日益提高，另一方面是日益高涨的环保压力和能源价格。如何化解这个矛盾，是关系着人类可持续和谐发展的大问题。热泵作为一种可再生能源的利用模式，节能环保，受到越来越广泛的重视和应用。根据热量的来源，热泵可分为空气源热泵，土壤源热泵，水源（污水，海水，地下水）热泵等，上述热泵各有优缺点，土壤源热泵和水源热泵的热源稳定，无结霜化霜过程，但受自然条件的约束，空气源热泵热源灵活，受自然条件的限制大，热源不太稳定， 有结霜和化霜的过程，在环境温度较低（小于-5）的情
2、况下，制热量和能效比都大幅衰减。如何开发出在-15以下的环境温度条件下能够稳定有效地制热空气源热泵机组，是每一个的热泵生产厂家和开发人员面临的一个艰巨的问题。PHNIX(芬尼克兹)北极星系列超低温热泵机组的开发成功，使空气源热泵推广应用到高寒地区成为可能。二、二、ZWKSZWKS 系列压缩机系列压缩机PHNIX(芬尼克兹)北极星系列超低温热泵机组使用的就是艾默生公司研发的 ZWKS 系列热泵热水器专用压缩机，该系列压缩机拥有先进的喷气增焓（EVI）技术，该技术不但能拓展空调热泵在北方地区的应用， 还可以优先地提高空调系统的制冷制热性能， 特别是可以使低环境温度下的制热量和 COP 得到显著提升
3、。EVI 涡旋压缩机除了常规的吸气口和排气口外，还带有第二个吸气口，即蒸气喷射口，中压的制冷剂蒸气通过蒸气喷射口和位于定涡旋盘的喷射孔喷射到涡旋盘的中间腔， 以增加制冷剂流量，结合带经济器的系统设计，达到增加系统制热量或 COP，以及降低涡旋温度的目标。由于热泵热水器的应用极为苛刻，艾默生公司对此专门设计了 ZWKS 系类热泵热水器专用涡旋压缩机， 为适应高出水温度对应的高负载， 对压缩机的点击进行了加强， 对浮动密封、动涡旋以及动态排气阀进行了专门设计以适应低温制热水时的高压比运行特点， 同时为了控制安全的排气温度，对 EVI 喷射通道进行了设计加强。ZWKS 压缩机机构图如下：三、三、PH
4、NIXPHNIX 北极星系列超低温热泵机组北极星系列超低温热泵机组工作原理工作原理下图是 PHNIX 北极星系列超低温热泵机组的工作原理：高温喷气增焓系统，是由喷气增焓压缩机、喷气增焓技术、高效过冷却器组成的新型系统，这三个技术的组合可提供高效的性能。这是一个有机的整体，即高效的喷气增焓压缩机、高效过冷却器及电子膨胀阀形成的经济器、高效换热器共同构成了高效节能的喷气系统。高效过冷却器在整个系统中也起到了关键性的作用，一方面对主循环回路冷媒进行节流前过冷，增大焓差；另一方面，对辅助回路（这路冷媒将由压缩机中部导入直接参与压缩）中经过电子膨胀阀降压后的低压低温冷媒进行适当的预热，以达到合适的中压，
5、提供给压缩机进行二次压缩。四、四、PHNIXPHNIX 北极星系列北极星系列机组特点机组特点1、采用艾默生公司专为热泵热水机组所生产的喷气增焓 ZWKS 系列压缩机。2、拥有超宽的运行范围，如下图(数据由艾默生公司提供)3、出水温度高。出水温度可达 60，适用于传统的暖气片加热；4、 适用于低环境温度下工作。 其最低的工作温度可低至-25， 在-15温度下 COP 可达 2.52（出水温度为 45 )；5、既能制热，又能制冷，性能侧重于制热（在国标工况下 COP=3.8，EER=3.0)。五、五、PHNIXPHNIX 北极星系列北极星系列机组应用示意图机组应用示意图六、工厂实测数据（六、工厂实
6、测数据（PASRW060SBPASRW060SB -PS-PS）七、适用区域七、适用区域由于 PHNIX 北极星机组的低环温，高水温的运行特性，北极星非常适用于中国的华北，也适用于东北和西北等严寒地区，应用区域基本覆盖全国。八、实际应用案例八、实际应用案例 1、工程概况 本别工程于甘肃省武威市一商贸城,建筑面积为 8000 . 设计采用超低温空气能热泵 机组（北极星系列）做为本工程的热源。 2、室外气象参数 夏季冬季空气调节干球温度30.6空气调节干球温度-18通风干球温度27通风干球温度-9空气调节日平均干球温度25.9采暖干球温度-15空气调节湿球温度22相对湿度58%相对湿度64%大气压
7、力89.57KPa大气压力88.35KPa风速2.2m/s风速1.7m/s3、设计依据 本工程依据建设单位提供的建施图。 暖气与通风工程施工及验收规范 采暖通风与空气调节设计规范 采暖空调制冷手册 （机械工业出版社） 采暖通风与空气调节设计规范 （GB50019-2003） 简明空调设计手册 国家现行的其他相关规范及措施 PHNIX 相关资料 4、系统设计 1）空调冷热源： 本工程热所在的地区环境温度比较低， 而且以采暖为主， 所以在热源上， 共采用了 PHNIX 分体式超低温空气源北极星系列机组 PASHW250S-PS-N1+PAXRW060S4 7 套，室内主机均 放在负一层，室外机放在
8、一层外墙，总制热量为 490KW.2）空调水系统 a、空调水系统为机械循环二次泵变流量双管制系统。 b、空调水系统水为同程设计； c、由于该地区有峰谷电价，该工程还采用了水蓄能的形式。 3）设计特点 a、二次泵变流量水系统在管路系统固定不变的前提下，变频水泵的效率特性和水系统的阻力特性接近，理论上水泵的能耗与流量成三次方的关系，故变流量水系统节能降耗潜力明显。二次泵变流量水系统的主要特点是将空调系统的传统一次循环泵分为两级。一次泵负责克服冷机侧的阻力，一次与冷水机组一一对应， 水泵设计流量为冷水机组蒸发器额定流量，通过合理的计算选型，使一次泵运行在最佳效率工况点。 二次泵用来克服末端的阻力，可
9、以在不同的末端环路上单独设置，二次泵可以根据该环路负荷变化进行独立控制、变频调节。当系统较大、阻力较高，且各环路负荷特性相差较大，或压力损失相当悬殊时，如果采用一次泵方式，水泵流量和扬程要根据主机流量和最不利环路的水阻力进行选择，配置功率都比较大；部分负荷运行时，无论流量和水流阻力有多小，水泵也要满负荷配合运行，管路上多余流量与压头只能采用旁通和加大阀门阻力予以消耗，因此输送能量的利用率较低，能耗较高。若采用二次泵方式，二次泵的流量与扬程可以根据不同负荷特性的环路分别配置，对于阻力较小的环路来说可以降,f-次泵的设置扬程，做到“量体裁衣”，极大地避免了无谓的浪费。而且二次泵的设置不影响制冷主机
10、规定流量的要求，可方便地采用变流量控制和各环路的自由启停控制，负荷侧的流量调节范围也可以更大；尤其当二次泵采用变频控制时，其节能效果更好。b、水蓄能系统 水蓄能空调是利用夜间低谷荷电力制取能量储存在蓄能装置中， 白天将所储存能量释放 出来， 减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量， 它代表着当今世界中央空调的 先进水平，预示着中央空调的发展方向，该工程能使用蓄能系统，主要有以下两个条件： 一 是该工程所在的地区实行峰谷电价，二是所选用的机组最高出水温度能达到 65. 水蓄能系统具有如下优点： a. 利用蓄能技术移峰填谷，平衡电网负荷，提高电厂发电设备的利用率，降低电厂电网 的运行成本，节约电厂、电网的基础建设投入。 b. 减少机组容量，降低主机一次性投资；总用电负荷少，减少配电容量与配电设施费。 利用峰谷荷电价差，大大减少空调年运行费。 c. 使用灵活，过渡季节、节假日或者下班后部分办公室使用空调可由蓄能槽提供，无需 开主机，节能效果明显。具有应急功能，提高空调系统的可靠性。 d. 启动时间短，只需 15-20 分钟即可达到所需温度，而常规系统则需 1 小时左右。 。5、工程图片 1）工程主建筑2）室内主机3）室外辅机
