空氣源熱泵系統(tǒng)原理、組成及調(diào)試

01引言

熱泵是一種將低溫?zé)嵩吹臒崮苻D(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩吹难b置。通常用于熱泵裝置的低溫?zé)嵩词俏覀冎車慕橘|(zhì)—空氣、地表水、地下水、中水、消防水或者是從工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中排出介質(zhì)，這些介質(zhì)常與周圍介質(zhì)具有相接近的溫度。根據(jù)低溫?zé)嵩吹牟煌瑹岜靡话憧煞譃椋嚎諝庠础⑺础⒌卦础１疚膶諝庠礋岜孟到y(tǒng)的組成、原理及調(diào)試進行介紹。

02空氣源熱泵系統(tǒng)的基本原理

它主要是由壓縮機、熱交換器、軸流風(fēng)扇、保溫水箱、水泵、儲液罐、過濾器、節(jié)流裝置和電子自動控制器等組成。接通電源后，軸流風(fēng)扇開始運轉(zhuǎn)，室外空氣通過蒸發(fā)器進行熱交換，溫度降低后的空氣被風(fēng)扇排出系統(tǒng)，同時，蒸發(fā)器內(nèi)部的介質(zhì)吸熱汽化被吸入壓縮機，壓縮機將這種低壓介質(zhì)氣體壓縮成高溫、高壓氣體送入冷凝器，被水泵強制循環(huán)的水也通過冷凝器，被介質(zhì)加熱后送去供用戶使用，而介質(zhì)被冷卻成液體，該液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流降溫后再次流入蒸發(fā)器，如此反復(fù)循環(huán)工作，空氣中的熱能被熱泵不斷送到水中，使保溫水箱里的水溫逐漸升高，最 后達(dá)到所需的溫度，可以作為供暖用水或洗浴用水，這就是空氣源熱泵系統(tǒng)的基本工作原理。

03空氣源熱泵機組主要設(shè)備及作用

熱泵熱水器是由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、軸流風(fēng)扇、過濾器、節(jié)流裝置和電子自動控制器等組成。其中壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)約流裝置稱為四大部件。

1.壓縮機

作用：壓縮機將低壓氣體提升為高壓的一種從動流體機械，它是制冷系統(tǒng)的心臟，它從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過電機運轉(zhuǎn)帶動活塞對其進行壓縮后，向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體，為制冷循環(huán)提供動力，從而實現(xiàn)壓縮→冷凝→膨脹→蒸發(fā)(吸熱)的制冷循環(huán)。

常見種類：旋轉(zhuǎn)式；渦旋式；螺桿式家用機組一般采用旋轉(zhuǎn)式。商用機組一般采用渦旋式和螺桿式。

（1）旋轉(zhuǎn)式壓縮機

工作原理：旋轉(zhuǎn)式壓縮機的電機無需將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運動，而是直接帶動旋轉(zhuǎn)活塞作旋轉(zhuǎn)運動來完成對制冷劑蒸氣的壓縮過程。

優(yōu)點：由于活塞作旋轉(zhuǎn)運動，壓縮工作圓滑平穩(wěn)、平衡。另外旋轉(zhuǎn)式空壓機沒有余隙容積，無再膨脹氣體的干擾，因此具有壓縮效率高、零部件少、體積小、重量輕、平衡性能好、噪音低、防護措施完備和耗電量小等優(yōu)點。常規(guī)1-2.5P采用的是旋轉(zhuǎn)式壓縮機。

（2）渦旋式壓縮機

工作原理：渦旋式壓縮機是由一個固定的漸開線渦旋盤和一個呈偏心回旋平動的漸開線運動渦旋盤組成可壓縮容積的壓縮機。

優(yōu)點：渦旋壓縮機的獨特設(shè)計，使其成為當(dāng)今世界節(jié)能壓縮機。渦旋壓縮機主要運行件渦盤只有齪合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。渦旋壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境寧靜，又被譽為“超靜壓縮機”。渦旋式壓縮機結(jié)構(gòu)新穎、精密，具有體積小、噪音低、重量輕、振動小、能耗小、壽命長、輸氣連續(xù)平穩(wěn)、運行可靠、氣源清潔等優(yōu)點。渦旋式壓縮機一般用小型熱泵設(shè)備，常規(guī)3-10HP采用的是渦旋式壓縮機。

2.節(jié)流裝置

作用：

a.節(jié)流降壓：將來自冷凝器的中溫高壓液態(tài)制冷劑進行節(jié)流，以降低其溫度和壓力，使進入蒸發(fā)器的制冷劑成為飽和溫度較低的濕蒸氣，確保制冷劑在低溫下沸騰，以降低進入車內(nèi)空氣的溫度。

b.調(diào)節(jié)流量：根據(jù)制冷負(fù)荷和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化情況自動調(diào)節(jié)制冷劑流量，使制冷系統(tǒng)始終保持最適宜的制冷量。

c.防止掖擊和過熱：根據(jù)蒸發(fā)器出口處的溫度控制制冷劑流量，以確保制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)完全汽化，防止壓縮機產(chǎn)生液擊現(xiàn)象；與此同時，將制冷劑蒸氣過熱溫度控制在一定范圍內(nèi)，從而防止異常過熱現(xiàn)象的發(fā)生。

常見種類：電子膨脹閥；熱力膨脹閥；毛細(xì)管。

（1）熱力膨脹閥

工作原理：熱力膨脹閥是通過感受蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過熱度來控制進入蒸發(fā)器的制冷劑流量。熱力膨脹閥由感應(yīng)機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、調(diào)整機構(gòu)和閥體組成。感應(yīng)機構(gòu)中充注氟利昂介質(zhì)，感溫包設(shè)置在蒸發(fā)器出口處，其出口處溫度與蒸發(fā)溫度之間存在溫差，通常稱為過熱度。

（2）電子膨脹閥

工作原理：控制器通過對傳感器采集得到的參數(shù)進行計算，向驅(qū)動板發(fā)出調(diào)節(jié)指令，由驅(qū)動板向電子膨脹閥輸出電信號，驅(qū)動電子膨脹閥的動作。電子膨脹閥從全閉到全開狀態(tài)其用時僅需幾秒鐘，反應(yīng)和動作速度快，不存在靜態(tài)過熱度現(xiàn)象，且開閉特性和速度均可人為設(shè)定。

特點：對于熱力膨脹閥，當(dāng)環(huán)境溫度較低，其感溫包內(nèi)部的感溫介質(zhì)的壓力變化大大減小，嚴(yán)重影響了調(diào)節(jié)性能。而對于電子膨脹閥，其感溫部件為熱電偶或熱電阻，它們在低溫下同樣能準(zhǔn)確反應(yīng)出過熱度的變化。因此，在冷藏庫的凍結(jié)間等低溫環(huán)境中，電子膨脹閥也能提供較好的流量調(diào)節(jié)。

3.蒸發(fā)器

工作原理：蒸發(fā)器是制冷四大件中很重要的一個部件，低溫的冷凝“液”體通過蒸發(fā)器，與外界的空氣進行熱交換，“氣”化吸熱，達(dá)到制冷的效果。空氣源機組采用翅片蒸發(fā)器。水地源機組采用板式換熱器。

4.冷凝器

工作原理：將管子中的熱量，以很快的方式，將熱量帶走而運轉(zhuǎn)的，把氣體或蒸氣轉(zhuǎn)變成液體的裝置。

常見種類：殼管式換熱器（常規(guī)熱水機組），鈦管式換熱器（泳池機組），套管換熱器（風(fēng)冷模塊機組）。

5.水泵

（1）水泵的定義：利用動力機的機械能，傳給并排出水體的機械。簡單地說就是傳輸液體或者是給液體增壓的裝置。而水泵在熱水工程中主要起以下兩種作用：

a.實現(xiàn)水箱和機組之間的水路循環(huán)，習(xí)慣上稱為循環(huán)泵。

b.給熱水供水提供壓力。習(xí)慣上稱為增壓泵。

（2）增壓泵的控制方式

增壓泵主要由以下幾種形式來實現(xiàn)自動供水：

a.通過流量開關(guān)來控制通過流量開關(guān)檢測管路流量，當(dāng)流量小于設(shè)定值時，給水泵開啟信號，開啟水泵，當(dāng)流量高于設(shè)定值時關(guān)閉水泵。

b.通過自動增壓裝置來控制通過自動增壓裝置檢測管路水壓，當(dāng)水壓小于設(shè)定值時，給水泵開啟信號，開啟水泵，當(dāng)水壓高于設(shè)定值時關(guān)閉水泵。

c.通過變頻恒壓系統(tǒng)來控制變頻恒壓系統(tǒng)的水泵電機以軟啟動方式啟動后開始運轉(zhuǎn)，由遠(yuǎn)傳壓力表檢測供水管網(wǎng)實際壓力，管網(wǎng)實際壓力與設(shè)定壓力經(jīng)過比較后輸出偏差信號，由偏差信號控制調(diào)整變頻器輸出的電源頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)壓力不斷向設(shè)定壓力趨近。這個閉環(huán)控制系統(tǒng)通過不斷檢測、不斷調(diào)整的反復(fù)過程實現(xiàn)管網(wǎng)壓力恒定，從而使水泵根據(jù)需水量自動調(diào)節(jié)供水量，達(dá)到節(jié)能節(jié)水的目的。

04空氣源熱泵機組系統(tǒng)組成

1.概述

在標(biāo)況下系統(tǒng)設(shè)計為自來水流經(jīng)機組一次升溫5℃。將保溫水箱中的水循環(huán)加熱至設(shè)定溫度。系統(tǒng)設(shè)計簡單，在天氣比較寒冷區(qū)域，機組能穩(wěn)定運行。

循環(huán)大小水箱工程系統(tǒng)圖循環(huán)機組使用加熱水箱和儲熱水箱分離設(shè)計，機組集中熱量加熱小水箱（加熱水箱），使其溫度到達(dá)設(shè)定溫度后將熱水放至大水箱（儲熱水箱），如此循環(huán)動作。此系統(tǒng)適用于連續(xù)性供水且熱水需求量較大的酒店、賓館、工廠、醫(yī)院等場所，水溫波動小。

2.回水系統(tǒng)

當(dāng)用戶長時間不用時，水管中的水溫降低，為了節(jié)約用水，水管中的水自動回到水箱中。回水管路安裝電磁閥，當(dāng)回水管道水溫小于設(shè)定的回水溫度且低于水箱溫度5℃時，電磁閥開啟，增壓水泵開啟，將水管中的冷水排放到水箱中。當(dāng)管道溫度高于設(shè)定溫度，電磁閥與水泵停止工作，保證用戶一開龍頭就有熱水出水。

3.補水系統(tǒng)

加熱水箱加水采用水位補水，在水箱內(nèi)設(shè)置高、中、低三個水位，當(dāng)?shù)陀谥兴粫r主機給電磁閥信號，電磁閥開啟補水，當(dāng)高于中水位時,主機給電磁閥信號，電磁閥關(guān)閉補水結(jié)束。

05空氣源熱泵機組系統(tǒng)組成

系統(tǒng)安裝完畢后，應(yīng)該對以下幾點進行檢查：先總體檢查下整個工的水系統(tǒng)和電控系統(tǒng)是否安裝好，接線是否牢固，該開的閥門是否打開，該關(guān)的是否關(guān)閉。然后再送電，用萬用表檢查電源是否正常，再開機。

開機后需要檢查的幾個要點：

1.機組的補水系統(tǒng)是否正常補水，補到高水位后，電磁閥是否關(guān)閉，低于高水位后電磁閥是否再次通電補水。

2.機組的循環(huán)水泵是否能把水抽進主機，如果水泵啟動了，但是水不循環(huán)，就要對水泵進行排空，直到水能正常的循環(huán)起來。

3.機組運行時的高壓壓力和低壓壓力是否正常，風(fēng)機吹出的風(fēng)是否感覺到?jīng)鏊勉Q形表檢測機組運行電流，觀察是否正常，機組無異常噪音。

4.檢查工程的供水系統(tǒng)能否提供足夠的壓力給用戶，是否受控制。

5.正常運行一段時間后，水溫能夠加熱到設(shè)定溫度停機，且水溫低于設(shè)定溫度5℃后能夠正常啟動。