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1、热泵式空调的基本工作原理在我国，家用空调和中央空调本是两个独立的概念。家用空调一般是指窗式机、分体壁挂式和柜机等用于家庭单个空间的空调机组；而中央空调则是指具有集中的冷热源和冷热媒的空调系统，主要应用于宾馆、写字楼等，能够为较多的独立划分的空间提供冷量和热量的空调系统。 随着经济的发展，我国的人居面积有较大幅度的增长，人们对于室内空气品质的要求也越来越高：一个多居室的家庭往往需要安装多台家用空调，才能满足不同空间的温度要求。据2000年对上海市某一居民区的调查发现，平均每户拥有家用空调近2台，有的家庭甚至达到了7台。 一个家庭安装数台家用空调有许多弊端：1.整机能效比低，一般为2.73.1，具
2、体表现为家庭耗电量大，城市电网峰值剧增；2.难以保证室内良好的温度场和气流场，影响室内环境的品质和舒适性；3.由于无新风且单机过滤不完全，导致室内空气质量变差；4.大量安装的室外机不但破坏大楼的外观的美感，更成为安全隐患等等。 中央空调几乎不存在上述问题：由于冷源集中，中央空调的能效比一般在45；多风口的送风和回风可以保证室内有良好的气流场和温度场；由于远离制冷机房，所以噪音污染得到有效的抑止；可以加入新风并通过及时更换过滤器，保证室内空气质量；一般安装在专用的机房，不会破坏大楼的美观，更不会造成安全隐患。鉴于上述原因家用空调中央化的方案引起了业界的关注，陆续提出了“户式中央空调”或“小型家用
3、中央空调”等概念。 按照家用中央空调的输送介质的不同，常见的有三种型式：风管式系统、冷热水机组和vRv(变制冷剂流量)系统。 VRV家用中央空调是一种冷剂式空调系统，它以制冷剂(比如R22)为传送介质。vRv系统与普通的家用空调比较相近，是对普通家用空调的一种多用户的扩展，即：一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送液态制冷剂，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，适时地满足室内冷、热负荷要求。 风管式系统和冷热水机组分别是中央空调的全空气系统和风机盘管系统的小型化，其原理基本相同。本文主要以冷热水机组为例阐述家用中央空调的基本原理普通家用空调的基本工作原理图1是普通热泵
4、型家用空调器的原理图。它主要包含：室内换热器、室外换热器、压缩机、毛细管、气液分离器和四通阀等部件当热泵型空调器运行于制冷工况时，四通阀换向使图中实线接通。这时，室内换热器成为蒸发器，而室外换热器成为冷凝器。从室内换热器来的低温低压过热气经四通阀和消声器进入气液分离器分离出液体后，干过热气被压缩机吸入压缩成为高温高压的气体徘出，气体经四通阀进入室外换热器放热冷凝，成为过冷液。过冷液经毛细管阻力降压后成为低温低压两相流体，进入室内换热器蒸发吸热(此时室内空气被降温)，再一次经四通阀和气液分离器进入下一循环：图中过滤器主要用于制冷剂与压缩机油的分离，以保证换热器的换热效率。 当热泵型空调机运行于制
5、热工况时，四通阀换向使图中虚线接通。这时、室内换热器成为冷凝器，室外换热器成为蒸发器。从室外换热器来的低温低压过热气经四通阀和消声器进入气液分离器，分离出液体后，干过热气被压缩机吸入压缩成为高温高压的气体徘出，气体经四通阀进入室内换热器放热冷凝(此时，室内空气被加热)成为过冷液，过冷液经毛细管阻力降压后成为低温低压两相流体进入室外换热器蒸发吸热，随后过热气经四通阀和气液分离器进入下一循环。 为防止制热时因除霜导致室内舒适性下降，采用了热气旁通不间断制热除霜方式。除霜时，运行原理基本与制热相同，只是将融霜电磁阀打开。从压缩机出来的高温高压的过热气有一部分被分流到室外换热器的人口，迅速把室外换热器
6、的温度提高到O以上，融掉室外换热器上的霜层，使换热器保持良好的换热效率冷热水机组形式家用中央空调的工作原理图2为冷热水机组形式的家用中央空调原理图。 冷热水机组形式的家用中央空调(以下简称：冷热水机组)的制冷剂循环与普通家用空调完全相同，即：制冷时机组的风冷换热器为冷凝器，机组的水冷换热器为蒸发器；制冷剂经压缩机压缩成为高温高压过热气体，在风冷换热器中冷凝放热，成为过冷液，再经节流装置阻力降压后成为低压低温两相流体进入水冷换热器蒸发吸热(此时载冷剂被冷却)，最后再回到压缩机进入下一循环。制热时机组的风冷换热器为蒸发器，机组的水冷换热器为冷凝器；制冷剂经压缩机压缩成为高温高压过热气体，在水冷换热
7、器中冷凝放热(此时载冷剂被加热)，成为过冷液，再经节流装置阻力降压后成为低压低温两相流体进入风冷换热器蒸发吸热，最后再回到压缩机进入下一循环。 冷热水机组的制冷剂循环与普通家用空调和VRV形式的家用中央空调的不同在于：冷热水机组并没有直接将制冷剂作为输送介质送到用户的换热器中，而是通过水冷换热器将制冷剂的冷热量传给专门的输送介质载冷剂送到用户端。这种载冷剂通常为水冷热水机组的载冷剂循环为：从各用户换热器返回的高低温(供冷时为高温，供热时为低温)回水在集水器中混合，经空调水泵加压送入水冷换热器中换热成为低高温（供冷时为低温，供热时为高温)载冷剂进入分水器，再由分水器分流进入各空调空间的供水管路，
8、供水在各房间的换热设备(譬如：风机盘管)中向空调空间释放冷热量后成为高低温回水由回水管路回到集水器中，进入下一循环冷热水机组形式家用中央空调的控制原理冷热水机组形式家用中央空凋的控制原理与风机盘管中央空调系统基本类似。图3为冷热水机组形式家用中央空调控制原理图，图中E为执行器、C为控制器、T为温度测点。冷热水机组的控制方式如下： 每个空调房间有自己独立的温度控制器，用户可根据需要设定室温。安装在温度控制器上的温度传感器及时感知该房间的温度，温度控制器根据该温度和设定室温的差别来控制风机盘管中风机的转速，从而把室内温度稳定在设定值附近。 各个温度控制器通过通讯环路(集中总线)与主控制器取得联系，
9、不断把目前的状态包括用户的设定等信息及时反馈给主控制器。 主控制器可单独接受用户的设定，也可根据用户对各房间温度控器设定的情况决定运行工况。在某一工况下，主控制器检测空调出水温度，并将其与设定值比较，根据差别来控制压缩机运行、从而调节系统整体制冷热量。此外，主控制器还要检验系统关键位置的压力、温度、电流等、发现异常立即采取措施并显示故障信息。准确、迅速的保护功能是系统能够长期安全稳定运行的保证将低温热源的热量转移到温度高于环境温度的物体从而获得热量的机器和设备。在空气调节设备中热泵的工作过程与制冷机相仿但它是向高于环境温度的物体供给热量例如向建筑物供暖供应生活或某些生产过程用的热水等。热泵的低
10、温热源最常用的是环境介质(空气或地面水)的热量也可用地热或生产过程中排出的废汽废水和废油等的热量图 压缩式热泵的工作原理图 为压缩式热泵的工作原理。它的组成和工作过程与压缩式制冷机相同也是用一般的制冷剂(氨或氟利昂)作为工质。工业废水在泵的作用下流经蒸发器的传热管加热管外的工质并使之蒸发产生的蒸气经压缩机压缩后进入冷凝器即凝汽器中冷凝成液体液体再经节流阀节流降压后进入蒸发器中继续蒸发从而完成热泵的工作循环。在冷凝器中工质是在较高的温度下冷凝的将热量传给载热质(冷却水)载热质遂将热量源源不断地供给需要供热的用户衡量热泵工作有效性的一个重要技术指针是热量变换系数Q 1 /N 式中Q1为热泵向高温物
11、体供热的速率(千焦/秒)N为压缩机消耗的功率(千瓦)。因在数值上Q1总是大于N(因Q1中尚包括从低温热源吸收的热量)的数值也总是大于1。的值是随热泵的工作温度而变的蒸发温度越低冷凝温度越高则的值越小。例如当冷凝温度为50蒸发温度为010时值约为3.54.5但当冷凝温度提高到80蒸发温度降低到-200时 1.41.9。因此在供热温度较高而低温热源温度较低的情况下用热泵供热便不很经济。在电力供应不足和电费价格较高的情况下压缩式热泵不宜大量使用仿照吸收式制冷机的工作过程可组成吸收式热泵它只消耗热能就可达到热量转移的目的。同样根据半导体制冷器的原理也可制成半导体供热器应用压缩式制冷机和压缩式热泵的工作
12、原理可以组成热泵型空调机组(见空气调节设备)。夏季按制冷循环工作可用来使房间降温冬季按热泵循环工作可用来向房间供热摘要：概述了水环热泵空调系统在我国的历史和现状，简要介绍了水环热泵空调系统的工作原理和适用场合，重点分析了水环热泵空调系统的优点和缺点。 关键词：水环热泵 水/空气热泵 节能热泵从本质上来说是一种热回收装置，它从低温热源处吸取热量并提高品位后，再在高温热源处放热，起到节省高位能的租用。自1989年以来，热泵技术在我国的应用与发展进入了兴旺期。据统计，1996年我国空调设备（指电动冷热水机组、吸收式冷热水机组、房间空调器以及单元空调机组，但不包括进口机组）的总制冷能力约为2000万k
13、W，其中热泵型机组的制冷能力约占60%1。 20世纪80年代初，我国在一些外商投资的建筑中采用了水环热泵空调系统2。时至今日，水环热泵空调系统在我国的应用已经有了不小的普及。90年代水环热泵空调系统便在我国得到广泛的应用。据统计，1997年国内采用的工程共52项2。不仅在北京、上海、广州、深圳、天津等大城市中一些工程采用它，而且如佛山、绍兴、惠州、泉州等中小城市也开始采用水环热泵空调系统。此外，有关水环热泵空调系统的研究也卓有成效。从1993年起，原哈尔滨建筑工程学院就开始了水环热泵空调系统在我国应用的预测分析与评价。之后，不少相关论文随之发表，如文献3。2005年，国内水环热泵空调系统的工程
14、技术专著，即文献4水环热泵空调系统设计出版1 水环热泵空调系统的概况 水环热泵空调系统是指小型的水/空气热泵机组的一种应用方式，即用水环路将小型的水/热泵机组并联在一起，形成一个封闭环路，构成一套回收建筑物内部余热作为其低位热源的热泵供暖、供冷的空调系统。典型的水环热泵空调系统由三部分组成：（1）室内的小型水/空气热泵机组；（2）水循环环路；（3）辅助设备（如冷却塔、加热设备、蓄热装置等）。 水环热泵空调系统的基本工作原理是：在水/空气热泵机组制热时，以水循环环路中的水为加热源；机组制冷时，则以水为排热源。当水环热泵空调系统制热运行的吸热量小于制热运行的放热量时，循环环路中的水温度升高，到一定
15、程度时利用冷却塔放出热量；反之循环环路中的水温度降低，到一定程度时通过辅助加热设备吸收热量。只有当水/空气热泵机组制热运行的吸热量和制冷运行的放热量基本相等时，循环环路中的水才能维持在一定温度范围内，此时系统高效运行2 水环热泵空调系统的优点 上世纪80年代初期在我国应用的一些水环热泵空调系统显示出了许多的优点：如回收建筑物余热的特有功能；不像传统锅炉那样会对环境产生污染；省掉或减少常规空调系统的冷热源设备和机房；便于分户计量与记费；便于安装、管理等。据有关文献的预测分析，水环热泵空调系统上一种很有前途的节能型空调系统2。下面，本文从组成系统的三个方面逐一分析水环热泵空调系统的优点2.1 水循环环路方面 首先，按水环热泵空调系统在建筑物中的用途，它属于热回收式热泵系统。在室外空气温度较低的情况下，建筑物的周边区需要额外的热量来维持室内温度的稳定舒适；与此同时，建筑物的内区则因为存在室内热源（如照明、设备、人体等散热），而需要降低室内的温度。水环热泵空调系统通过同时连通建筑物周边区和内区的水循环环路，可以将内区产生的余热转移到周边区，在对内区供冷的同时对周边区供热，而不存在或者少量存在常规空调系统在同种
