空氣源熱泵冷暖系統(tǒng)介紹及應(yīng)用實(shí)踐

歐敏杰

摘 要：現(xiàn)階段來看，我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)了一些先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在實(shí)際生活中得到了廣泛的應(yīng)用。在人們的日常生活中，對于“夏季制冷”和“冬季取暖”的要求不可或缺。空氣源熱泵冷暖系統(tǒng)（Air source heat pump system）在學(xué)生公寓、生活住宅、酒店等各個(gè)生活場所中均有著重要的影響，對于人們的身體健康有著重要的作用。因此，空氣源熱泵冷暖系統(tǒng)的相關(guān)理論研究有著實(shí)質(zhì)性的意義。基于此，作者先簡要分析生活熱水系統(tǒng)中存在的常見問題，再分析空氣源熱泵冷暖系統(tǒng)的基本組成和應(yīng)用等，希望能夠廣泛提高空氣源熱泵冷暖系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞：空氣源熱泵；冷暖系統(tǒng)；實(shí)際應(yīng)用

在日常生活中，對空氣源熱泵冷暖系統(tǒng)的應(yīng)用給人們的生活帶來很大便利，尤其能夠有效保證人們在使用熱水的時(shí)候提高其利用效率，與此同時(shí)能夠最大限度地節(jié)約能源，創(chuàng)造綠色的生活環(huán)境[1]。節(jié)能與環(huán)保是當(dāng)今科學(xué)發(fā)展的主要方向，空氣源熱泵冷暖系統(tǒng)作為一種新的能源技術(shù)，正在逐步應(yīng)用于生活和生產(chǎn)等各個(gè)方面。

1 生活熱水系統(tǒng)存在的問題

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，越來越多的人使用集中化的生活供應(yīng)熱水系統(tǒng)，但是從使用效果來看，存在以下幾個(gè)方面的問題：

1.1 熱水循環(huán)系統(tǒng)存在短路循環(huán)

熱水循環(huán)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)短路循環(huán)問題，勢必會(huì)導(dǎo)致每一個(gè)使用水點(diǎn)無法及時(shí)取得所需要的熱水。對于定時(shí)供應(yīng)熱水的居民建筑來說，上述問題凸顯的特別厲害。舉例來說，廣東省某交通廳家屬院設(shè)有定時(shí)供應(yīng)熱水系統(tǒng)，但是由于管溝為枝狀鋪設(shè)，室外的生活熱水管道無法采取同程布置，因此使得較為遠(yuǎn)離鍋爐房的建筑物內(nèi)熱水供應(yīng)不夠及時(shí)[2]。上述生活熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對于熱水循環(huán)的阻力平衡不夠重視，僅僅是簡單地進(jìn)行同程式管道布置，沒有對水力平衡進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算。基于此，對生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)的循環(huán)效果比較差，耗費(fèi)了諸多能源。

1.2 設(shè)備制熱效率太低，能源消耗頗大

生活熱水系統(tǒng)在制熱過程中，效率僅僅達(dá)到75%，因此消耗的能源比較大。

1.3 環(huán)境污染比較大

主要耗能為柴煤，在燃燒過程中產(chǎn)生了大量的粉塵、二氧化硫氣體和二氧化碳?xì)怏w等，因此很不利于工作人員和居民的生體健康[3]。

1.4 人工投入大且產(chǎn)能比較低

生產(chǎn)過程中設(shè)備長時(shí)間需要有工作人員當(dāng)值看守且制熱產(chǎn)出的熱水量比較少，無法滿足生產(chǎn)的基本需求。

2 空氣源熱泵熱水機(jī)組的引進(jìn)應(yīng)用

為了不斷滿足生產(chǎn)和生活的需要，與此同時(shí)達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)，發(fā)展好綠色經(jīng)濟(jì)。廣東某公司自從2006年以來，引進(jìn)了7套空氣源熱泵熱水機(jī)來取代傳統(tǒng)的鍋爐[4]。本文將以RB-10K（3P）循環(huán)熱泵熱水機(jī)為例，再以實(shí)際應(yīng)用情況為基礎(chǔ)，對系統(tǒng)的組成和工作原理等進(jìn)行簡要分析，來為系統(tǒng)的正常運(yùn)行和維護(hù)等提供參考數(shù)據(jù)。

3 空氣源熱泵熱水系統(tǒng)基本組成

3.1 熱交換循環(huán)系統(tǒng)

熱交換循環(huán)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)方面組成：（1）壓縮機(jī)；（2）壓力控制器；（3）壓力表；（4）溫度控制器；（5）感溫包；（6）汽水分離器；（7）電磁四通閥；（8）低溫水進(jìn)；（9）高溫水出；（10）水流控制器；（11）出水溫度傳感器；（12）熱力膨脹閥；（13）干燥過濾器；（14）蒸發(fā)器溫度傳感器；（15）儲液器；（16）冷凝風(fēng)機(jī)等。

熱交換循環(huán)單元中以制冷劑為交換介質(zhì)，在壓縮機(jī)作用之下，制冷劑通過管路來完成熱量交換。在熱量交換過程中，通過膨脹閥的節(jié)流作用來控制好制冷劑的供給量，再平衡好循環(huán)系統(tǒng)之間的壓力。

3.2 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)方面組成：（1）四通閥；（2）溫度壓力過載保護(hù)；（3）LY152A控制器；（4）冷凝風(fēng)機(jī)；（5）NK252控制器；（6）輔助電加熱器；（7）輔助電加熱及循環(huán)泵控制系統(tǒng)；（8）溫度控制保護(hù)器；（9）空氣源熱系統(tǒng)循環(huán)泵等。電氣控制系統(tǒng)主要是以LY152A控制器為中心，再以單片機(jī)為控制器核心，通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)智能控制。熱循環(huán)系統(tǒng)中的溫度和壓力傳感器等對系統(tǒng)的工作壓力和水溫度信號控制進(jìn)行集中化處理，再對壓縮機(jī)進(jìn)行智能化的控制和保護(hù)，再保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。NK252控制器能夠通過LY152A控制器進(jìn)行通訊，對空氣源熱泵設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，繼而查詢到設(shè)備運(yùn)行的基礎(chǔ)狀態(tài)。

3.3 輔助電加熱系統(tǒng)

輔助電加熱系統(tǒng)僅僅在環(huán)境溫度比較低的情況下空氣源熱泵熱水系統(tǒng)無法滿足工業(yè)生產(chǎn)用水或者生活用水，需要作為補(bǔ)充輔助來進(jìn)行相關(guān)使用[5]。

4 空氣源熱泵熱水系統(tǒng)工作原理

空氣源熱泵熱水系統(tǒng)以壓縮機(jī)為中心，通過對電磁四通閥和壓縮機(jī)的控制，經(jīng)過節(jié)流器或者放熱器，再經(jīng)過吸熱器，最后再回到壓縮機(jī)，形成一個(gè)循環(huán)的過程，完成空氣源熱泵制熱和制熱的功能。在熱泵運(yùn)行過程中，首先從空氣環(huán)境熱能中吸收相應(yīng)熱量，再蒸發(fā)之后傳入到相關(guān)發(fā)熱介質(zhì)中去，通過實(shí)際壓力和溫度等進(jìn)行高溫蒸汽在儲水箱外表制成冷凝液體。再將熱量進(jìn)行釋放后傳遞到空氣源熱泵儲水箱中，在膨脹閥的作用之下再回到蒸發(fā)器內(nèi)完成一個(gè)循環(huán)的過程。

4.1 制熱工作原理

空氣源熱泵熱水系統(tǒng)從外界空氣中來吸收熱量，從而將其釋放到水中進(jìn)行加熱處理[6]。簡單來說，通過蒸發(fā)器的低溫液壓制冷劑來從空氣中所吸收的熱量經(jīng)過汽水分離器之后，從氣體進(jìn)入到壓縮機(jī)中。通過壓縮機(jī)壓縮之后變?yōu)楦邷馗邏籂顟B(tài)，再通過冷凝器將熱量釋放到水中去。感溫包感受蒸發(fā)器的溫度之后，再控制熱力膨脹閥開度，再次進(jìn)入到蒸發(fā)器中，從空氣中吸收熱量，不斷循環(huán)之后，將空氣中的熱量釋放到水中，最終使得水溫逐漸升高。

4.2 制冷工作原理

制冷則主要是依靠系統(tǒng)蒸發(fā)器的除霜來提高系統(tǒng)的整體功效。簡單來說，當(dāng)環(huán)境溫度比較低時(shí)，由蒸發(fā)器將空氣中的熱源吸收之后，在表面會(huì)形成積霜層，空氣中的熱量僅僅只有少部分能夠進(jìn)入到系統(tǒng)中來，此時(shí)降低了系統(tǒng)的制熱功能，空氣源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行制冷工作。

5 實(shí)際應(yīng)用

廣東省某社區(qū)應(yīng)用的空氣源熱泵系統(tǒng)，生活熱水實(shí)際加熱的溫度為47°C～55°C，平均每人每次洗澡所需熱水50L。該社區(qū)平均每天有2000人洗澡，那么需要的熱水量為2000×50=100000L/d。該社區(qū)自從應(yīng)用了空氣源熱泵熱水機(jī)之后，在2014年，平均維護(hù)費(fèi)用為1.11萬元/臺，該社區(qū)的平均實(shí)際耗電量為62520kW·h，全年合計(jì)耗費(fèi)資金41.02萬元。根據(jù)調(diào)查資料顯示，使用普通鍋爐全年合計(jì)耗費(fèi)資金48.88萬元。

參考文獻(xiàn)

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