風(fēng)冷熱泵機(jī)組設(shè)計(jì).doc

黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 畢業(yè)題目： 風(fēng)冷熱泵機(jī)組FRA60設(shè)計(jì) 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)： 供熱通風(fēng)與空調(diào)工程技術(shù) 班 級(jí)： 供熱班 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審意見表畢業(yè)設(shè)計(jì)題目風(fēng)冷熱泵機(jī)組FRA60設(shè)計(jì)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ):建議成績(jī)：指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日答辯委員會(huì)意見: 答辯委員會(huì)(教師姓名、職稱)：畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)：風(fēng)冷熱泵機(jī)組FRA60設(shè)計(jì)摘 要風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組是九十年代在我國(guó)開始應(yīng)用的一種新型空調(diào)主機(jī)，此類機(jī)組既可供冷又可供熱，省卻了鍋爐房和冷卻水系統(tǒng)，安裝靈活方便，系統(tǒng)簡(jiǎn)單不占用機(jī)房，可放置樓頂，同時(shí)還可滿足熱水需求。機(jī)組運(yùn)行采用微電腦控制，可靠性較高。因此在許多空調(diào)工程中得以廣泛采用。本文就風(fēng)冷熱泵中央空調(diào)的性能、系統(tǒng)、工程設(shè)計(jì)做以分析，并告訴我們?cè)O(shè)計(jì)一臺(tái)風(fēng)冷熱泵機(jī)組該如何選擇壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、熱力膨脹閥及各類輔助設(shè)備，通過(guò)上述設(shè)備工作所能達(dá)到的制冷量、制熱量、COP值等。由此使我們知道了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題，了解綠色建筑與中央空調(diào)的關(guān)系，以此得出中央空調(diào)系統(tǒng)具有節(jié)能、運(yùn)用可靠、應(yīng)用靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，適宜某些建筑，如多居室、別墅、辦公室、娛樂場(chǎng)所、大型商場(chǎng)等地方使用使用。關(guān)鍵詞：風(fēng)冷熱泵；冷熱水機(jī)組；壓縮機(jī)；蒸發(fā)器；冷凝器；熱力膨脹閥；COP值-目 錄摘要1 緒論 12 風(fēng)冷熱泵機(jī)組的性能分析 22.1風(fēng)冷熱泵的冷熱量 22.2風(fēng)冷熱泵的COP值 22.3外型尺寸 22.4噪聲 22.5運(yùn)行重量 23 風(fēng)冷熱泵的系統(tǒng)分析 33.1壓縮機(jī)的型式 33.2冷凝器的型式與布置 33.3熱力膨脹閥配置 33.4蒸發(fā)器型式 43.5軸流風(fēng)機(jī)的配置 43.6能量調(diào)節(jié)方式 43.7除霜方式 43.8安全保護(hù)與控制 53.8.1風(fēng)冷熱泵的安全保護(hù)系統(tǒng) 53.8.2風(fēng)冷熱泵控制 54 風(fēng)冷熱泵的工程設(shè)計(jì) 64.1風(fēng)冷熱泵的布置 64.2輔助熱源的配置 64.3工程的噪聲控制 65 風(fēng)冷熱泵機(jī)組FRA60設(shè)計(jì)計(jì)算 75.1制冷循環(huán)參數(shù)與熱力計(jì)算 75.1.1各點(diǎn)參數(shù)值 75.2.2熱力計(jì)算 76 壓縮機(jī)的選型與蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 86.1壓縮機(jī)的選型 86.2蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 87 冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算 97.1冷凝器熱負(fù)荷 97.2冷凝器結(jié)構(gòu)的初步確定 97.3幾何參數(shù)計(jì)算 97.4冷凝器進(jìn)口空氣狀態(tài)參數(shù) 97.5風(fēng)量及風(fēng)機(jī)的選擇 97.6冷凝器的傳熱面積與外形尺寸 98 熱力膨脹閥的選擇 109 管路及輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)和選擇 119.1管路系統(tǒng) 119.2輔助設(shè)備的選擇 1110 機(jī)組工作原理 1211結(jié)論 13參考文獻(xiàn)附錄1. 壓縮機(jī)（渦旋式）2. 熱力膨脹閥3. 翹片式冷凝器4. 四通換向閥5. 殼管式蒸發(fā)器6. 風(fēng)冷熱泵機(jī)組整體圖片7. 變工況制熱量功率修正系數(shù)曲線及變工況制熱量修正系數(shù)曲線8. 變工況制冷輸入功率修正系數(shù)曲線及變工況制冷量修正系數(shù)曲線9. 60機(jī)組性能參數(shù)表（表一）10.氟利昂R22性能參數(shù)表致謝風(fēng)冷熱泵機(jī)組FRA60設(shè)計(jì)1 緒論風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組是九十年代在我國(guó)開始應(yīng)用的一種新型空調(diào)主機(jī)，此類機(jī)組既可供冷又可供熱，省卻了鍋爐房和冷卻水系統(tǒng)，安裝靈活方便。機(jī)組運(yùn)行采用微電腦控制，可靠性較高。因此在許多空調(diào)工程中得以廣泛采用。但由于各地氣候條件不同，再加上工程設(shè)計(jì)方面也缺少經(jīng)驗(yàn)。因此在使用中也發(fā)現(xiàn)了不少問(wèn)題。在進(jìn)行一個(gè)工程的設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境允許，同時(shí)經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后確定該工程空調(diào)冷熱源采用風(fēng)冷熱泵機(jī)組，那么設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)不同（包括國(guó)外）廠家的產(chǎn)品進(jìn)行分析比較，為用戶選擇一款較為經(jīng)濟(jì)合理的熱泵產(chǎn)品。選型的主要內(nèi)容首先是機(jī)組的總體性能分析，它包括熱泵機(jī)組的制冷量、制熱量、COP值、噪聲、外形尺寸、運(yùn)行重量等參數(shù)。其次，分析該類熱泵的內(nèi)部配置，它包括壓縮機(jī)型式、冷凝器結(jié)構(gòu)及布置、熱力膨脹閥的配置、蒸發(fā)器型式、能量調(diào)節(jié)方式、融霜方式、安全保護(hù)及自動(dòng)控制項(xiàng)目（第三節(jié)列項(xiàng)特別強(qiáng)調(diào)）等等。在進(jìn)行上述分析比較后我們就可以選擇一款較為理想的機(jī)組，接下來(lái)的工作就是進(jìn)行設(shè)備布置，這過(guò)程中我們必須考慮設(shè)備之間的合理間距，輔助熱源的配置以及多臺(tái)熱泵整體運(yùn)行噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響等。下面就以上幾方面的問(wèn)題分別加以闡述。2風(fēng)冷熱泵的性能分析2.1 風(fēng)冷熱泵的冷熱量這兩個(gè)參數(shù)是決定風(fēng)冷熱泵正常使用的最關(guān)鍵參數(shù)，它是指風(fēng)冷熱泵的進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)出水溫度在設(shè)計(jì)工況下時(shí)其所具備的制冷量或制熱量。但目前在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)有的廠商所提供的樣本參數(shù)并未經(jīng)過(guò)測(cè)試而是抄自其它廠家的相關(guān)樣本。這給設(shè)計(jì)人員的正確選型帶來(lái)了一定困難。因此建議設(shè)計(jì)人員根據(jù)有關(guān)廠家的風(fēng)冷熱泵所配置的壓縮機(jī)型號(hào)，從壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家處獲得該壓縮機(jī)的變工況性能曲線，根據(jù)熱泵的設(shè)計(jì)工況查得該壓縮機(jī)在熱泵設(shè)計(jì)工況下的制冷量和制熱量，從而判斷該樣本所提供參數(shù)的真?zhèn)巍?.2 風(fēng)冷熱泵的COP值該值是確定風(fēng)冷熱泵性能好壞的重要參數(shù)，其值的高低直接影響到風(fēng)冷熱泵使用中的耗電量，因此，應(yīng)盡量選擇COP值高的機(jī)組。目前我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是COP值為2.57，多數(shù)進(jìn)口或合資品牌的COP在3左右，個(gè)別進(jìn)口品牌的高效型機(jī)組其值可達(dá)到3.8。2.3 外型尺寸風(fēng)冷熱泵機(jī)組大多布置在室外屋頂，它在進(jìn)行設(shè)備布置時(shí)對(duì)設(shè)備與周圍墻面的間距、設(shè)備之間的間距都有明確要求，因此我們?cè)谶M(jìn)行設(shè)備選型時(shí)必須考慮所選設(shè)備尺寸是否符合設(shè)備布置的尺寸要求。在性能相同的前提下應(yīng)優(yōu)先選用尺寸較小的機(jī)組，以減小設(shè)備的占地面積。2.4 噪聲噪聲也是衡量一臺(tái)風(fēng)冷熱泵機(jī)組的重要參數(shù)，它直接關(guān)系到熱泵運(yùn)行時(shí)對(duì)周圍環(huán)境的影響。國(guó)內(nèi)有關(guān)專家曾根據(jù)工程實(shí)測(cè)對(duì)各類進(jìn)口熱泵的噪聲劃分為三檔，第一檔在85dB以上、第二檔在7585dB之間、第三檔在75dB以下。我們?cè)谶M(jìn)行工程設(shè)計(jì)選型中應(yīng)優(yōu)先選擇噪聲在80dB以下的機(jī)組。2.5 運(yùn)行重量由于風(fēng)冷熱泵機(jī)組大多布置在屋面，因此在選型時(shí)必須考慮屋面的承重能力，必要時(shí)應(yīng)與結(jié)構(gòu)專業(yè)協(xié)商，增強(qiáng)屋面的承重能力。但在設(shè)備選型時(shí)我們應(yīng)優(yōu)先選擇運(yùn)行重量較輕的機(jī)組。3 風(fēng)冷熱泵的系統(tǒng)分析所謂風(fēng)冷熱泵的系統(tǒng)分析，就是在風(fēng)冷熱泵的選型過(guò)程中除了比較各自的制冷量、制熱量、COP值、噪聲、運(yùn)行重量、外形尺寸等參數(shù)外，還要對(duì)其各自的壓縮機(jī)型式、冷凝器型式及布置、熱力膨脹閥的配置、蒸發(fā)器型式、除霜方式、能量調(diào)節(jié)方式以及熱泵系統(tǒng)的自控和安全保護(hù)等等加以分析，比較其各自在系統(tǒng)配置方面的優(yōu)缺點(diǎn)。 3.1 壓縮機(jī)的型式 目前用于風(fēng)冷熱泵的壓縮機(jī)型式主要有活塞式、渦旋式、螺桿式（常用于螺桿機(jī)組）三種型式。根據(jù)熱泵工作的特點(diǎn)是運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、壓縮比大等情況，筆者認(rèn)為渦旋式和螺桿式壓縮機(jī)將成為熱泵壓縮機(jī)的主流。其理由是：1、渦旋式和螺桿式壓縮機(jī)較活塞式壓縮機(jī)具有傳動(dòng)件少，從而使壓縮機(jī)的磨擦損耗相應(yīng)減少，整機(jī)的效率相應(yīng)提高。2、由于熱泵機(jī)組的壓縮比較大，因此對(duì)于活塞式壓縮機(jī)在相同的余隙容積下其容積效率下降，從而造成整機(jī)效率的下降。而渦旋式和螺桿式壓縮機(jī)不存在這方面的問(wèn)題。3、用于風(fēng)冷熱泵的壓縮機(jī)其工作環(huán)境較其它在普通空調(diào)工況下工作的壓縮機(jī)要惡劣，每的運(yùn)行時(shí)間也較長(zhǎng)，工況變化范圍也較大，因此對(duì)壓縮機(jī)的可靠性要求就較高。渦旋式和螺桿式壓縮機(jī)具有零部件少，結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，所以尤其適用于熱泵機(jī)組。4、目前所采用的風(fēng)冷熱泵機(jī)組一般都采用熱氣除霜的方法來(lái)排除冬季供熱工況下空氣側(cè)換熱器上積聚的霜。在除霜開始和結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)要進(jìn)行反向運(yùn)行，在原冷凝一方盤管中所積聚的液體制冷劑由于其中壓力突然降低為吸汽壓力而大量涌向壓縮機(jī)，造成壓縮機(jī)的濕沖程，這對(duì)于渦旋式和螺桿式壓縮機(jī)而言并沒有什么大問(wèn)題，而這對(duì)于活塞式壓縮機(jī)來(lái)講極易造成氣閥和連桿的損壞。5、另外就熱泵壓縮機(jī)本身而言渦旋式和半封閉螺桿式比活塞式的噪聲要低。3.2 冷凝器的型式與布置冷凝器所用翅片型式目前主要有開窗片和波紋片兩種，開窗片換熱效率較高，因此以前生產(chǎn)的熱泵機(jī)組中經(jīng)常得以采用。但由于我國(guó)城市大氣質(zhì)量較差，而這類翅片極易積灰，且較難清理，使用時(shí)間一長(zhǎng)，換熱效果大大下降。所以當(dāng)前熱泵用冷凝器多采用波紋片配內(nèi)螺紋銅管，其具有換熱效率較高，不易積灰，風(fēng)阻小等特點(diǎn)。冷凝器的翅片間距也很講究，作為冷凝器使用時(shí)以肋化比高、傳熱系統(tǒng)數(shù)大為好，故希望片距小些較好。但當(dāng)其作為蒸發(fā)器使用時(shí)，翅片一結(jié)霜，使用時(shí)的換熱效果就會(huì)大大降低，因此希望片距大一些；一般片距以3mm為宜。冷凝器的布置型式同其換熱效果和外形尺寸為蒸發(fā)器使用時(shí)，翅片一結(jié)霜，使用時(shí)的換熱效果就會(huì)大大降低，因此希望片距大一些；一般片距以3mm為宜。冷凝器的布置型式同其換熱效果和外形尺寸有著直接的關(guān)系。通常熱泵的冷凝盤管布置成直型盤管、V型盤管、W型盤管三種型式。但V型盤管間的較大空間內(nèi)除了軸流風(fēng)機(jī)外并無(wú)其它零部件，空間利用率低。直型盤管間雖然集中布置了壓縮機(jī)、四通閥、蒸發(fā)器等系統(tǒng)有關(guān)零部件，但由于盤管高度較高，迎風(fēng)面速不均勻，冷凝器換熱效率較低，且氣流組織不理想，空氣阻力較大。而W型布置克服了上述缺點(diǎn)，不僅可改善氣流組織提高換熱效率，降低空氣阻力，而且由于在同樣空間條件下，冷凝盤管傳熱面積增大，空間利用率較高，從而縮小了機(jī)組外形尺寸。3.3 熱力膨脹閥配置現(xiàn)在熱泵制冷系統(tǒng)中有采用單膨脹閥和雙膨脹閥兩種方式，所謂雙膨脹閥就是制熱工況和制冷工況各采用一只膨脹閥。如果系統(tǒng)采用一只膨脹閥，按標(biāo)準(zhǔn)制冷工況進(jìn)行選型，由于熱泵系統(tǒng)在制熱工況下運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的制熱量隨著環(huán)境溫度的下降也隨之下降。這時(shí)膨脹閥的制熱能力也會(huì)有所下降，但其下降的幅度要小于系統(tǒng)制熱能力的下降。這樣在制熱工況下隨著環(huán)境溫度的下降，對(duì)系統(tǒng)而言所配置膨脹閥顯得過(guò)大。過(guò)大的膨脹閥會(huì)引起蒸發(fā)器供液過(guò)多，蒸發(fā)壓力上升，與室外空氣換熱量減少，從而導(dǎo)致熱泵供熱量的減少。當(dāng)前許多廠家的熱泵機(jī)組多采用雙膨脹閥型式，制冷膨脹閥按標(biāo)準(zhǔn)制冷工況來(lái)選擇。制熱膨脹閥如若按標(biāo)準(zhǔn)制熱工況來(lái)選擇，那在低溫工況下運(yùn)行時(shí)膨脹閥會(huì)顯得過(guò)大，所以建議制熱膨脹閥按環(huán)境溫度-7，熱水進(jìn)口溫度40，出口溫度45來(lái)選型，按這樣條件計(jì)算后選定的膨脹閥能在不低于-15的環(huán)境溫度下正常運(yùn)行。3.4 蒸發(fā)器型式目前在風(fēng)冷熱泵機(jī)組中常用的蒸發(fā)器主要是板式換熱器和干式殼管式換熱器。板式換熱器多用在小型風(fēng)冷熱泵中，它具有傳熱效率高、蒸發(fā)器不易積油的特點(diǎn)；尤其是新的帶有內(nèi)置式分配裝置的板塊解決了板片間制冷劑分配均勻性這一關(guān)鍵問(wèn)題，能在相同的出水溫度下提高蒸發(fā)溫度152，提高了制冷效率。干式殼管式蒸發(fā)器多用在大中型風(fēng)冷熱泵中，目前其傳熱管已廣泛采用高效管，因此換熱效率有很大提高。但總的來(lái)講不及板式換熱器，而且其回油相對(duì)困難，常積存于換熱器底部。如在底部設(shè)回油管與吸汽管相通，則由于有液體制冷劑帶入，導(dǎo)致制冷劑過(guò)熱度不穩(wěn)定，影響膨脹閥的工作和系統(tǒng)的制冷量。3.5 軸流風(fēng)機(jī)的配置軸流風(fēng)機(jī)的配置首先要滿足冷凝器（空氣側(cè)換熱器）的換熱要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)風(fēng)冷熱泵機(jī)組所配軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)量與標(biāo)準(zhǔn)制冷量（環(huán)境溫度35，出水溫度7）之比大約在0.0710.095/kJ之間，此外還要保證冷凝器迎風(fēng)面的風(fēng)速，因?yàn)檫@關(guān)系到冬季運(yùn)行時(shí)空氣側(cè)換熱器的結(jié)霜速度，迎風(fēng)面風(fēng)速越大冬季運(yùn)行時(shí)越不容易結(jié)霜。但風(fēng)量過(guò)大風(fēng)機(jī)的功耗也要增大，同時(shí)噪聲也要增大，因此一般情況下迎風(fēng)面風(fēng)速取35m/s。另外，風(fēng)機(jī)配置時(shí)還要考慮噪聲，目前一般選用大直徑、低轉(zhuǎn)速、且葉片扭轉(zhuǎn)角度較小的軸流風(fēng)機(jī)以降低風(fēng)機(jī)噪聲。3.6 能量調(diào)節(jié)方式在風(fēng)冷熱泵機(jī)組中常用的能量調(diào)節(jié)方式有壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)控制、壓縮機(jī)間隙運(yùn)行、氣缸卸載調(diào)節(jié)（活塞式）、變頻調(diào)速（渦旋式）、滑閥無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)（螺桿式）。從能量調(diào)節(jié)方式中我們可以看出臺(tái)數(shù)控制、壓縮機(jī)間隙運(yùn)行、氣缸卸載調(diào)節(jié)都是屬于有級(jí)調(diào)節(jié)，而變頻調(diào)速和滑閥無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)屬于無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)具有節(jié)能、噪聲和振動(dòng)小、起動(dòng)性能好同時(shí)也降低了對(duì)供電系統(tǒng)的干擾。從這點(diǎn)也可看出渦旋式和螺桿式壓縮機(jī)的優(yōu)熱。3.7 除霜方式各生產(chǎn)廠生產(chǎn)的機(jī)組其除霜方法基本相同，大多采用熱汽除霜法；所不同是除霜的控制技術(shù)。常見的有壓差控制法、溫差控制法、溫度時(shí)間控制法，其中以溫度時(shí)間控制法最為普遍。這種控制技術(shù)中除霜參數(shù)的設(shè)置最為關(guān)鍵。除霜參數(shù)包括除霜溫度、除霜時(shí)間、除霜間隔。除霜溫度是由通過(guò)位于膨脹閥后的感溫元件來(lái)感應(yīng)節(jié)流后的液體溫度，一般設(shè)定值為-5，除霜時(shí)間隔是計(jì)時(shí)器控制，一般定為4min，除霜時(shí)間也是由計(jì)時(shí)器控制，一般不超過(guò)10min。熱泵發(fā)溫度下降到-5，并且距上一次除霜時(shí)間間隔夠40min，機(jī)組就進(jìn)入除霜模式。如果除霜時(shí)間超過(guò)1010min而盤管內(nèi)的液體溫度仍未上升到+5，機(jī)組也要停止化霜恢復(fù)制熱。在上述三個(gè)參數(shù)中除霜時(shí)間間隔是直接受環(huán)境影響的，但目前多數(shù)廠家的除霜時(shí)間隔仍采用固定值，這種做法導(dǎo)致在低溫高濕地區(qū)結(jié)霜嚴(yán)重的情況下，由于沒有到設(shè)定時(shí)間而不能進(jìn)行除霜，從而造成霜層過(guò)厚甚至凍結(jié)，機(jī)組低壓保護(hù)而停機(jī)的現(xiàn)象。這個(gè)問(wèn)題應(yīng)在機(jī)組調(diào)試中加以注意。因此建議一方面在熱泵的除霜參數(shù)設(shè)置上應(yīng)該因地制宜，不能一概而論；另一方面就是前面曾提到的在低溫高濕的地區(qū)不宜使用熱泵機(jī)組。3.8 安全保護(hù)與控制目前國(guó)內(nèi)風(fēng)冷熱泵機(jī)組的保護(hù)與控制多采用計(jì)算機(jī)控制，其又包括可編程控制和微電腦控制，兩者的控制原理大致相同。下面我們主要介紹安全保護(hù)及控制應(yīng)注意的事項(xiàng)。3.8.1 風(fēng)冷熱泵的安全保護(hù)系統(tǒng)一臺(tái)風(fēng)冷熱泵的安全保護(hù)系統(tǒng)至少要包括以下幾個(gè)方面：1）吸氣壓力過(guò)低保護(hù)2）排氣壓力過(guò)高保護(hù)3）油壓保護(hù)、油溫控制4）冷水溫度過(guò)低保護(hù)5）水側(cè)換熱器斷水保護(hù)6）壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)間間隔保護(hù)7）壓縮機(jī)內(nèi)藏電機(jī)過(guò)熱保護(hù)8）電機(jī)過(guò)載保護(hù)9）電源電壓過(guò)低保護(hù)10）三相電缺相保護(hù)3.8.2 風(fēng)冷熱泵控制風(fēng)冷熱泵控制至少要包括：1）除霜控制2）多臺(tái)壓縮機(jī)順序控制3）能量調(diào)節(jié)4）故障停機(jī)與顯示5）遠(yuǎn)程控制接口（用于遠(yuǎn)程設(shè)置運(yùn)行參數(shù)以及控制機(jī)組啟停、將機(jī)組運(yùn)行參數(shù)和故障內(nèi)容顯示于控制終端）4 風(fēng)冷熱泵的工程設(shè)計(jì)4.1 風(fēng)冷熱泵的布置風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組在使用中不同程度的都存在這樣一種現(xiàn)象，即夏季制冷量不足，冬季制熱量不足的現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，這里除了設(shè)備本身的因素外也有工程設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。主要是設(shè)備布置不合理造成氣流短路，夏季機(jī)組高溫排風(fēng)被重新吸入，造成進(jìn)風(fēng)溫度過(guò)高冷凝壓力上升，導(dǎo)致機(jī)組制冷量下降；冬季正在融霜的機(jī)組排出的濕空氣被旁邊正在供暖的機(jī)組吸入造成吸入空氣濕度過(guò)高，加劇了供暖機(jī)組的結(jié)霜速度，從而使其融霜時(shí)間延長(zhǎng)，供暖時(shí)間減少，從而使機(jī)組的供熱量減少。因此風(fēng)冷熱泵應(yīng)盡可能布置在室外，進(jìn)風(fēng)應(yīng)通暢，排風(fēng)不應(yīng)受到阻擋。避免造成氣流短路。如有阻擋物，應(yīng)符合一定的要求。許多生產(chǎn)等單位提供的設(shè)計(jì)手冊(cè)中對(duì)機(jī)組之間的間距及機(jī)組與墻間的距離均有明確要求，大致如下：機(jī)組間的距離應(yīng)保持在2米以上，機(jī)組與主體建筑（或高度較高的女兒墻）間的距離應(yīng)保持在3米以上。另外為避免排風(fēng)短路在機(jī)組上部不應(yīng)設(shè)置擋雨棚之類的遮擋物。如果機(jī)組必須布置在室內(nèi)，應(yīng)采取提高風(fēng)機(jī)靜壓的辦法，接風(fēng)管將排風(fēng)排至室外。排風(fēng)口的風(fēng)速要大（7米/秒），使其具有一定的射程，而進(jìn)風(fēng)口速度則要小（2米/秒），進(jìn)排風(fēng)口垂直高差應(yīng)盡可能大，以避免氣流短路。4.2 輔助熱源的配置風(fēng)冷熱泵冬季的供熱量是隨室外氣溫的下降而降低，室外氣溫每降低1，供熱量大約降低2%；而隨室外氣溫的下降，室內(nèi)需熱量卻需增加，所以應(yīng)考慮設(shè)置輔助熱源，輔助熱源可以是電鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t、汽-水熱交換器等等。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)風(fēng)冷熱泵機(jī)組每1RT制冷是配置0.6kW輔助熱源是較為穩(wěn)妥的，這樣的配置可以充分保證整幢建筑在冬季的空調(diào)效果。當(dāng)然目前許多工程出于投資的考慮往往不配置輔助熱源，這也是許多采用熱泵的建筑在冬季空調(diào)效果不好的其中一個(gè)原因。影響風(fēng)冷熱泵冬季供熱量的主要原因是冬季室外空氣的相對(duì)濕度，特別是室外空氣相對(duì)濕度大于75%的地區(qū)，風(fēng)冷熱泵的結(jié)霜較快；除霜時(shí)須停止供熱，使機(jī)組的總供熱量下降，功耗增大。因此筆者建議冬季室外空氣相對(duì)濕度平均值高于75%的地區(qū)不宜使用此類機(jī)組。如若有其它原因而必須選用熱泵機(jī)組的話，應(yīng)考慮配置輔助熱源。4.3 工程的噪聲控制風(fēng)冷熱泵空調(diào)工程的噪聲控制首先是在設(shè)備選型階段就要優(yōu)先選擇噪聲較低的品牌，目前單臺(tái)風(fēng)冷熱泵的噪聲一般在6585dB之間，每增加一臺(tái)機(jī)組，整體噪聲將增加3dB，當(dāng)一個(gè)工程中熱泵的臺(tái)數(shù)較多時(shí)則噪聲就較難控制。因此在選用熱泵的工程中機(jī)組的臺(tái)數(shù)不宜過(guò)多，換句話講就是熱泵不宜在大型空調(diào)工程中采用，一般情況一個(gè)工程的熱泵臺(tái)數(shù)不應(yīng)超過(guò)5臺(tái)。另外，在機(jī)組的布置中除應(yīng)考慮排風(fēng)通暢，避免排風(fēng)回流以外，在機(jī)組的底座及進(jìn)出水管處必須安裝減震裝置，隔震效率要滿足設(shè)計(jì)要求。在供冷、供熱站內(nèi)的空調(diào)水主干管道要安裝有減震的吊架或支架，防止機(jī)組和水泵的振動(dòng)通過(guò)管道傳到其它地方。再則，在有條件的情況下機(jī)組應(yīng)盡可能布置在主樓屋面，減小其噪聲對(duì)主樓本身和周圍環(huán)境的影響。5 風(fēng)冷熱泵機(jī)組ZPFRA60設(shè)計(jì)計(jì)算1、 機(jī)組在名義工況下參數(shù)：制冷時(shí)冷凍水進(jìn)水12，冷凍水出水7，室外環(huán)境溫度35，制冷量58.4KW；制熱時(shí)熱水進(jìn)水40，熱水出水45；室外環(huán)境溫度7，制熱量KW。2、 按照GB/T18430.1-2007 蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機(jī)組 工業(yè)和類似用途的冷水（熱泵）機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,蒸發(fā)器的名義工況： 1）冷凍水進(jìn)水12，冷凍水出水72）蒸發(fā)溫度為2,出口過(guò)熱度為53、 按照GB/T18430.1-2007 蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機(jī)組 工業(yè)和類似用途的冷水（熱泵）機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，冷凝器的名義工況：1） 進(jìn)風(fēng)干球溫度為352） 冷凝溫度為50c,出口過(guò)冷度為53） 進(jìn)出口空氣溫度差為104、 制熱工況P 制熱時(shí)熱水進(jìn)水40，熱水出水45；室外環(huán)境溫度75.1 制冷循環(huán)參數(shù)與熱力計(jì)算5.1.1 各點(diǎn)參數(shù)值查R22熱力性質(zhì)表和圖得：表5-1 R22熱力性質(zhì)表to ()2Po (Mpa)0.431tk ()圖5-1 R22熱力性質(zhì)圖h050Pk (Mpa)1.9423 t1 ()7h1 (KJ/kg)407.31t1 ()12h1 (KJ/Kg)408.88t4 ()45h4 (KJ/Kg)255.57v1 (m3/kg)0.033h2 (KJ/Kg)443.55.1.2 熱力計(jì)算1) 制冷劑質(zhì)量流量 m0=Q0/(h1h4)=0.385kg/s2) 單位質(zhì)量理論功 w0=h2h1=36.2 KJ/Kg3) 壓縮機(jī)理論功率 P0=m0w0=13.92Kw4) 壓縮機(jī)指示功率 取i=0.85 Pi=P0/i=16.38Kw 5)壓縮機(jī)軸功率 取m=0.9 Pe=Pi/m=18.2Kw6. 壓縮機(jī)的選型與蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1 壓縮機(jī)的選型選用COPELAND公司ZR系列柔性系列壓縮機(jī)ZR144KCTFD型兩臺(tái)，額定制冷量為29.85*2=59.7Kw,電機(jī)輸入功率為9.1*2=18.2Kw。6.2 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算蒸發(fā)器的制冷取58.4Kw，冷水流量10m3/h，選用江蘇泰怡雙系統(tǒng)殼管式蒸發(fā)器一只。7 冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算 7.1 冷凝器熱負(fù)荷R22在tk=50、to=2時(shí)的冷凝負(fù)荷系數(shù)c0 =1.3Qk =1.358.475.9kw7.2 冷凝器結(jié)構(gòu)的初步確定傳熱管選用9.520.35mm的紫銅管， 管間距S1=25.4mm, 管排距S2=22mm, 采用正三角形叉排；翅片厚f=0.15mm, 片距Sf=2.2mm, 波紋形翅片;7.3 幾何參數(shù)計(jì)算 1) 套片后管外徑 db=d02f=9.76mm2）氣流流動(dòng)方向的管排距 S2=S1cos30=21.996mm 3）每米管長(zhǎng)翅片的外表面積af=2(S1S2db2/4)/Sf=0.4399mm2/m4）每米管長(zhǎng)翅片間的管子表面積ab=db(Sff)/Sf=0.0276mm2/m5）每米管長(zhǎng)的總外表面積aof=afab=0.467mm2/m7.4 冷凝器進(jìn)口空氣狀態(tài)參數(shù)進(jìn)口空氣干球溫度 ta1=35c, 取進(jìn)出口溫差t=10c, 出口空氣溫度 ta2=45c7.5 風(fēng)量及風(fēng)機(jī)的選擇冷凝器所需風(fēng)量 V=Qk/Cp(ta2ta1)=22630m3/h選用施耐美公司兩臺(tái)CFE710-6T-C10-S型軸流風(fēng)機(jī),電機(jī)功率為0.93KW,電機(jī)轉(zhuǎn)速為900r/min7.6 冷凝器的傳熱面積與外形尺寸1) 傳熱溫差mkmk=(ta2ta1)/ln(tkta1)/(tkta2)=9.1c 2）冷凝器的傳熱面積取總的傳熱系數(shù)K=40kJ/kg,所需傳熱面積為Aof=Qk/Kmk=208m23）冷凝器的結(jié)構(gòu) 取氣流方向管排數(shù)N=4，迎面風(fēng)速Wf=2.2m/s，則迎風(fēng)面積 Ay=V/Wf=2.85m2 冷凝器取兩片，傳熱管有效長(zhǎng)度L=1580mm,高度方向管排數(shù)為36排，則實(shí)際傳熱面積 Aof=4361.580.4678=213.36m2 冷凝器翅片高H=25.4S1=914.4mm翅片寬 B=4S2=88mm8 熱力膨脹閥的選擇1）液管長(zhǎng)L5m，其阻力損失查表得：P1=30.1kpa 2) 分液頭和分液管的阻力損失P2=100kpa3) 安裝在液管上的閥門，彎頭，干燥過(guò)濾器等的總阻力損失 P3=20kpa4）液管高度差所引起的靜壓損失 取高度差為1.8m P4=211kpa5）閥前壓差 P=PkP0（P1+P2+P3+P4）=997.205kpa6）制冷工況選用美國(guó)DANFOSS公司的TDEX12.5型熱力膨脹閥（2個(gè)），制熱工況選用美國(guó)DANFOSS公司的TDEX8型熱力膨脹閥（2個(gè)）。9 管路及輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)和選擇9.1 管路系統(tǒng)1）吸氣管道取制冷劑流速u=12m/s, 則di=(4qv/u)0.530mm 選用351.5mm的紫銅管；2) 排氣管道 取制冷劑流速 u=14m/s, 則di=(4qv/u)0.5=26mm 選用281.5mm的紫銅管；3）冷凝器至熱力膨脹閥前的液管 取制冷劑的流速 u=0.9m/s，則di=(4qv/u)0.5=20mm 選用221mm的紫銅管；9.2 輔助設(shè)備的選擇1）電磁閥（2個(gè)）選用PARK公司PM145.6BRSP型電磁閥，名義制冷量為30kw接管尺寸為5/8，或進(jìn)口品牌中性能相近的產(chǎn)品2）四通換向閥（2個(gè)）選用RANCO公司VH61100型，名義制冷量為40kw，吸氣接口3/4,排氣接口7/8，或進(jìn)口品牌中性能相近的產(chǎn)品；3）干燥過(guò)濾器（2個(gè)）選用美國(guó)ALCO公司305S型，接口尺寸為5/8，或進(jìn)口品牌中性能相近的產(chǎn)品。4）氣液分離器（1個(gè)）選用RA208/SR208型，名義制冷量為10冷噸或ALCO公司ASS-51188型，名義制冷量為10冷噸，接口尺寸為1-1/8；5）單向閥（4個(gè)）選用CV10/CV7-10FS-10FS型，接口尺寸為5/8；6）視液鏡（2個(gè)）選用冠亞牌CT80108S型冷媒視鏡，接口尺寸為5/8；或進(jìn)口品牌中性能相近的產(chǎn)品。7）高，低壓力表（各2個(gè)）高壓表選用FRG500 70型低壓表選用FRG250 60型；8）高低壓力控制器（2個(gè)）選用DANFOSS公司KP15601297型高低壓力控制器，或日本鷺宮DNS-306X。10 機(jī)組工作原理由壓縮機(jī)換熱器節(jié)流器吸熱器壓縮機(jī)等裝置構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。冷媒（氟利昂R22：性能參數(shù)見附錄）在壓縮機(jī)的作用下在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。它在壓縮機(jī)內(nèi)完成氣態(tài)的升壓升溫過(guò)程（溫度高達(dá)100），它進(jìn)入換熱器后釋放出高溫?zé)崃考訜崴?，同時(shí)自己被冷卻并轉(zhuǎn)化為流液態(tài)，當(dāng)它運(yùn)行到吸熱器后，液態(tài)迅速吸熱蒸發(fā)再次轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，同時(shí)溫度下降至零下2030，這時(shí)吸熱器周邊的空氣就會(huì)源源不斷地將低溫?zé)崃總鬟f給冷媒。冷媒不斷地循環(huán)就實(shí)現(xiàn)了空氣中的低溫?zé)崃哭D(zhuǎn)變?yōu)楦邷責(zé)崃坎⒓訜崂渌^(guò)程。原理圖如下：圖10-1 機(jī)組工作原理圖11 結(jié)論本文對(duì)風(fēng)冷熱泵機(jī)組FRA60的設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，在實(shí)際設(shè)計(jì)與選型過(guò)程中，可根據(jù)機(jī)組所處具體環(huán)境溫度的變化需對(duì)機(jī)組制冷（熱）量進(jìn)行修正，根據(jù)不同的冷（熱）負(fù)荷選擇不同的電加熱形式。風(fēng)冷熱泵機(jī)組以空氣作為冷熱源，一機(jī)冬夏兩用，夏季制冷時(shí)采用空氣側(cè)換熱器，無(wú)需安裝冷卻塔機(jī)冷卻水系統(tǒng)；冬季制熱時(shí)省去鍋爐房投資，結(jié)構(gòu)緊湊且整體性好，可放置在屋頂，安裝方便，不占用建筑物的室內(nèi)空間，設(shè)備利用率高。同時(shí)，還能有效節(jié)省能源，減少大氣污染和CO2排放，是一種節(jié)能、節(jié)水和環(huán)保的設(shè)備。所以風(fēng)冷熱泵機(jī)組作為一種比較成熟的高效環(huán)保型供冷供熱產(chǎn)品，近年來(lái)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)建筑節(jié)能具有重要的意義。13-參考文獻(xiàn)1吳業(yè)正主編：小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，19982朱瑞琪主編: 制冷裝置自動(dòng)化，西安交通大學(xué)出版社，19933施耐美公司樣本，軸流風(fēng)機(jī)4廣州海華空調(diào)冷凍有限公司樣本，DF系列低噪聲離心風(fēng)機(jī)5百年有限公司樣本，制冷零配件6生利達(dá)冷凍設(shè)備（配件）公司樣本，壓縮機(jī)及制冷零配件附錄1.壓縮機(jī)（渦旋式）2熱力膨脹閥3翹片式冷凝器4四通換向閥5殼管式蒸發(fā)器6風(fēng)冷熱泵機(jī)組整體圖片7變工況制熱量功率修正系數(shù)曲線及變工況制熱量修正系數(shù)曲線 8變工況制冷輸入功率修正系數(shù)曲線及變工況制冷量修正系數(shù)曲線 960機(jī)組性能參數(shù)表（表一）項(xiàng)目型號(hào)F(R)A-60制冷量104kcal/h5.59kw65制熱量104kcal/h5.85k