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熱泵原理及應(yīng)用分析
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http://m.china-zesir.com 發(fā)稿日期:2008-4-3
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熱泵機組由于其具有節(jié)能、環(huán)保及冷暖聯(lián)供等優(yōu)點，目前在國內(nèi)廣泛應(yīng)用。本次收集了在全國各類 報刊雜志、年會資料集及論文集有關(guān)熱泵技術(shù)及應(yīng)用這方面的論文共207篇。在此作為一個專題研討，供在座的各位教員和同學(xué)們參考。有關(guān)問題綜述如下：
空氣源（風(fēng)冷）熱泵目前的產(chǎn)品主要是家用熱泵空調(diào)器、商用單元式 熱泵空調(diào)機組和熱泵冷熱水機組。熱泵空調(diào)器已占到家用空調(diào)器銷量的40~50%，年產(chǎn)量為400余萬臺。熱泵冷熱水機組自90年代初開始，在夏熱冬冷地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計，該地區(qū)部分城市中央空調(diào)冷熱源采用熱泵冷熱水機組的已占到20~30%，而且應(yīng)用范圍繼續(xù)擴(kuò)大并有向此移動的趨勢。本次收集的空氣源熱泵方面論文有55篇，主要內(nèi)容有：
1、關(guān)于空氣源熱泵能耗評價問題
為了評價和比較熱泵機組與其它冷暖設(shè)備的能耗，大約有30篇論文涉及此問題。介紹了適用于熱泵機組能耗分析的理論與軟件，根據(jù)空調(diào)冷負(fù)荷、室外干球溫度、熱泵出水溫度等參數(shù)，采用溫頻數(shù)法，求解熱泵供冷全年能耗。在求解熱泵冬季能耗時，除考慮空調(diào)熱負(fù)荷、熱泵出水溫度、室外干球溫度外，還把室外相對濕度（即溫濕頻數(shù)）考慮到熱泵供熱性能中，軟件經(jīng)工程實例計算，與實際耗能量有較好的吻合，為能耗評價提供了一種方法。
2、風(fēng)冷熱泵機組的選用
目前設(shè)計選用風(fēng)冷熱泵冷熱水機組，常根據(jù)計算得到的冷熱負(fù)荷，考慮同時使用系數(shù)及冷（熱）量損耗系數(shù)后，按機組銘牌標(biāo)定值選擇機組臺數(shù)。由于空氣源熱泵機組的產(chǎn)冷（熱）量隨室外參數(shù)的改變而變化，這種選擇方法可能造成機組選得過大，造成浪費；或者選得過小，使供冷（熱）量不足，達(dá)不到使用要求。為此建議采用空調(diào)的逐時冷熱負(fù)荷和熱泵機組的供熱供冷能力的逐時變化曲線對照選擇，會得到比較滿意的結(jié)果。
3、熱泵機組冬季除霜
空氣源熱泵冬季供熱運行時，最大的一個問題就是當(dāng)室外氣溫較低時，室外側(cè)換熱器翅片表面會結(jié)霜，（需要采取除霜措施）。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)摘錄，經(jīng)二年的現(xiàn)場跟蹤測試，其結(jié)果是除霜損失約占熱泵總能耗損失的10.2%，而由于除霜控制方法問題，大約27%的除霜功能是在翅片表面結(jié)霜不嚴(yán)重，不需要除霜的情況下進(jìn)入除霜循環(huán)的。目前常用的一些方法，或多或少都存在一些問題，如發(fā)生多余的除霜動作，或需要除霜時而不發(fā)出信號等弊病存在。有關(guān)文獻(xiàn)提出的最佳除霜時間控制及最大平均供熱量控制除霜等方法，從理論上講很有新意，但實現(xiàn)起來比較困難。采用自調(diào)整模糊除霜控制的思路及系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，確定室內(nèi)外大氣溫度、相對濕度之差及翅片溫度的變化率等作為輸入論域，經(jīng)對輸入量的模糊化和模糊推理方法，在高位機上實現(xiàn)模糊除霜控制的仿真，采用這種方法除霜經(jīng)與實驗數(shù)據(jù)對比，判別結(jié)果與實際情況較吻合。這種方法與常規(guī)除霜方法相比，不僅延長了制熱工作時間，減少了除霜次數(shù)和除霜損失，而且使機組工作性能和可靠性得到了提高。在室外空氣溫度低的地方，由于熱泵冬季供熱量不足，需設(shè)輔助加熱器。常用方法是在室內(nèi)機出風(fēng)口處設(shè)加熱器，這種方法不僅傳熱效率低，安全性能差而且化霜時間長，室內(nèi)溫度下降大，采用氟里昂加熱器可以明顯克服以上缺陷，這種方法就是把室內(nèi)側(cè)換熱器分前后兩部分，在中間增加一個氟利昂輔助加熱器，即熱泵在冬天運行時，壓縮機排出的高溫氯利昂氣體進(jìn)入室內(nèi)換熱器前部分時已有部分氣體被冷凝成液體。此時經(jīng)氟利昂加熱器的加熱，使該部分液體再次蒸發(fā)成氣體，然后再進(jìn)入室內(nèi)換熱器的后半部分。這樣，依靠整個室內(nèi)換熱器，將熱泵室外換熱器的吸收的熱量，連同氟利昂加熱器所產(chǎn)生的熱量一并傳給空調(diào)房間內(nèi)，補足了由于室外環(huán)境溫度低而引起的供熱量不足。相關(guān)文獻(xiàn)介紹在KFRd-70LW熱泵空調(diào)器上試驗，得到了很好的輔助加熱效果，而且化霜時間由3min減少到1min（室外溫度-1℃時）；由10min減少到3min（室外溫度-7℃時）。
4、熱泵機組的噪聲治理單臺或多臺熱泵機組的噪聲治理。分析風(fēng)冷熱泵機組的噪聲傳播特性，結(jié)合熱泵機組的噪聲治理工程實例，介紹了封閉式隔聲消聲裝置的設(shè)計方法、設(shè)計要點和治理效果。
由于風(fēng)冷式熱泵的操作、管理及維修比較方使，具有制冷制熱的雙重功能，機組的散熱又不需要冷卻塔，因此，應(yīng)用越來越多。但熱泵機組的噪聲易對周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，近幾年上海等地發(fā)生熱泵噪聲擾民的事件增多，已成為近期城市中一類帶有普遍性的固定源噪聲污染問題。因此了解單臺或多臺熱泵的噪聲傳播特性，探討熱泵機組群噪聲防治的方法，具有一定的普遍現(xiàn)實意義。
從熱泵機組的噪聲源、噪聲特性、熱泵機組的噪聲治理實例、噪聲控制及治理的技術(shù)角度看，熱泵機組噪聲治理工程實例有一定的推廣價值和意義，在較好地解決了熱泵機組通風(fēng)散熱、進(jìn)排風(fēng)問題、確保熱泵正常運行的前提下，采用全封閉的隔聲消聲裝置，把熱泵的A聲級噪聲降低20dB左右，為在某些特殊場合把熱泵噪聲降低至需要的程度的噪聲治理工程設(shè)計提供了一個可以借鑒的成功實例，尤其是在熱泵的排風(fēng)余壓較低或不了解具體的余壓時，在設(shè)計隔聲消聲裝置的進(jìn)風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)時可以有一個具體的計算依據(jù)。
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