空氣源熱泵系統(tǒng)原理、組成及調(diào)試
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(chē)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?chē)橘|(zhì)具有相接近的溫度。根據(jù)低溫?zé)嵩吹牟煌?,熱泵一般可分為:空氣源、水源、地源。本文?duì)空氣源熱泵系統(tǒng)的組成、原理及調(diào)試進(jìn)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(jī)、熱交換器、軸流風(fēng)扇、保溫水箱、水泵、儲(chǔ)液罐、過(guò)濾器、節(jié)流裝置和電子自動(dòng)控制器等組成。接通電源后,軸流風(fēng)扇開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn),室外空氣通過(guò)蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換,溫度降低后的空氣被風(fēng)扇排出系統(tǒng),同時(shí),蒸發(fā)器內(nèi)部的介質(zhì)吸熱汽化被吸入壓縮機(jī),壓縮機(jī)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(qiáng)制循環(huán)的水也通過(guò)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(jī)組主要設(shè)備及作用
熱泵熱水器是由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、軸流風(fēng)扇、過(guò)濾器、節(jié)流裝置和電子自動(dòng)控制器等組成。其中壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)約流裝置稱為四大部件。
1.壓縮機(jī)
作用:壓縮機(jī)將低壓氣體提升為高壓的一種從動(dòng)流體機(jī)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(guò)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)活塞對(duì)其進(jìn)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(dòng)力,從而實(shí)現(xiàn)壓縮→冷凝→膨脹→蒸發(fā)(吸熱)的制冷循環(huán)。
常見(jiàn)種類(lèi):旋轉(zhuǎn)式;渦旋式;螺桿式家用機(jī)組一般采用旋轉(zhuǎn)式。商用機(jī)組一般采用渦旋式和螺桿式。
(1)旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)
工作原理:旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的電機(jī)無(wú)需將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng),而是直接帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)活塞作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成對(duì)制冷劑蒸氣的壓縮過(guò)程。
優(yōu)點(diǎn):由于活塞作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),壓縮工作圓滑平穩(wěn)、平衡。另外旋轉(zhuǎn)式空壓機(jī)沒(méi)有余隙容積,無(wú)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(hù)措施完備和耗電量小等優(yōu)點(diǎn)。常規(guī)1-2.5P采用的是旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。
(2)渦旋式壓縮機(jī)
工作原理:渦旋式壓縮機(jī)是由一個(gè)固定的漸開(kāi)線渦旋盤(pán)和一個(gè)呈偏心回旋平動(dòng)的漸開(kāi)線運(yùn)動(dòng)渦旋盤(pán)組成可壓縮容積的壓縮機(jī)。
優(yōu)點(diǎn):渦旋壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì),使其成為當(dāng)今世界節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋壓縮機(jī)主要運(yùn)行件渦盤(pán)只有齪合沒(méi)有磨損,因而壽命更長(zhǎng),被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。渦旋壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)小、工作環(huán)境寧?kù)o,又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。渦旋式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)新穎、精密,具有體積小、噪音低、重量輕、振動(dòng)小、能耗小、壽命長(zhǎng)、輸氣連續(xù)平穩(wěn)、運(yùn)行可靠、氣源清潔等優(yōu)點(diǎn)。渦旋式壓縮機(jī)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(jī)。
2.節(jié)流裝置
作用:
a.節(jié)流降壓:將來(lái)自冷凝器的中溫高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)行節(jié)流,以降低其溫度和壓力,使進(jìn)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(jìn)入車(chē)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化情況自動(dòng)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(guò)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(jī)產(chǎn)生液擊現(xiàn)象;與此同時(shí),將制冷劑蒸氣過(guò)熱溫度控制在一定范圍內(nèi),從而防止異常過(guò)熱現(xiàn)象的發(fā)生。
常見(jiàn)種類(lèi):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(guò)感受蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過(guò)熱度來(lái)控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量。熱力膨脹閥由感應(yīng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)和閥體組成。感應(yīng)機(jī)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(guò)熱度。
(2)電子膨脹閥
工作原理:控制器通過(guò)對(duì)傳感器采集得到的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,向驅(qū)動(dòng)板發(fā)出調(diào)節(jié)指令,由驅(qū)動(dòng)板向電子膨脹閥輸出電信號(hào),驅(qū)動(dòng)電子膨脹閥的動(dòng)作。電子膨脹閥從全閉到全開(kāi)狀態(tài)其用時(shí)僅需幾秒鐘,反應(yīng)和動(dòng)作速度快,不存在靜態(tài)過(guò)熱度現(xiàn)象,且開(kāi)閉特性和速度均可人為設(shè)定。
特點(diǎn):對(duì)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(duì)于電子膨脹閥,其感溫部件為熱電偶或熱電阻,它們?cè)诘蜏叵峦瑯幽軠?zhǔn)確反應(yīng)出過(guò)熱度的變化。因此,在冷藏庫(kù)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(gè)部件,低溫的冷凝“液”體通過(guò)蒸發(fā)器,與外界的空氣進(jìn)行熱交換,“氣”化吸熱,達(dá)到制冷的效果??諝庠礄C(jī)組采用翅片蒸發(fā)器。水地源機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)的,把氣體或蒸氣轉(zhuǎn)變成液體的裝置。
常見(jiàn)種類(lèi):殼管式換熱器(常規(guī)熱水機(jī)組),鈦管式換熱器(泳池機(jī)組),套管換熱器(風(fēng)冷模塊機(jī)組)。
5.水泵
(1)水泵的定義:利用動(dòng)力機(jī)的機(jī)械能,傳給并排出水體的機(jī)械。簡(jiǎn)單地說(shuō)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(shí)現(xiàn)水箱和機(jī)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(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供水:
a.通過(guò)流量開(kāi)關(guān)來(lái)控制通過(guò)流量開(kāi)關(guān)檢測(cè)管路流量,當(dāng)流量小于設(shè)定值時(shí),給水泵開(kāi)啟信號(hào),開(kāi)啟水泵,當(dāng)流量高于設(shè)定值時(shí)關(guān)閉水泵。
b.通過(guò)自動(dòng)增壓裝置來(lái)控制通過(guò)自動(dòng)增壓裝置檢測(cè)管路水壓,當(dāng)水壓小于設(shè)定值時(shí),給水泵開(kāi)啟信號(hào),開(kāi)啟水泵,當(dāng)水壓高于設(shè)定值時(shí)關(guān)閉水泵。
c.通過(guò)變頻恒壓系統(tǒng)來(lái)控制變頻恒壓系統(tǒng)的水泵電機(jī)以軟啟動(dòng)方式啟動(dòng)后開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn),由遠(yuǎn)傳壓力表檢測(cè)供水管網(wǎng)實(shí)際壓力,管網(wǎng)實(shí)際壓力與設(shè)定壓力經(jīng)過(guò)比較后輸出偏差信號(hào),由偏差信號(hào)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(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)通過(guò)不斷檢測(cè)、不斷調(diào)整的反復(fù)過(guò)程實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)壓力恒定,從而使水泵根據(jù)需水量自動(dòng)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(jī)組系統(tǒng)組成
1.概述
在標(biāo)況下系統(tǒng)設(shè)計(jì)為自來(lái)水流經(jīng)機(jī)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(jì)簡(jiǎn)單,在天氣比較寒冷區(qū)域,機(jī)組能穩(wěn)定運(yùn)行。
循環(huán)大小水箱工程系統(tǒng)圖循環(huán)機(jī)組使用加熱水箱和儲(chǔ)熱水箱分離設(shè)計(jì),機(jī)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(chǔ)熱水箱),如此循環(huán)動(dòng)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(chǎng)所,水溫波動(dòng)小。
2.回水系統(tǒng)
當(dāng)用戶長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí),水管中的水溫降低,為了節(jié)約用水,水管中的水自動(dòng)回到水箱中?;厮苈钒惭b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(shí),電磁閥開(kāi)啟,增壓水泵開(kāi)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(kāi)龍頭就有熱水出水。
3.補(bǔ)水系統(tǒng)
加熱水箱加水采用水位補(bǔ)水,在水箱內(nèi)設(shè)置高、中、低三個(gè)水位,當(dāng)?shù)陀谥兴粫r(shí)主機(jī)給電磁閥信號(hào),電磁閥開(kāi)啟補(bǔ)水,當(dāng)高于中水位時(shí),主機(jī)給電磁閥信號(hào),電磁閥關(guān)閉補(bǔ)水結(jié)束。
05空氣源熱泵機(jī)組系統(tǒng)組成
系統(tǒng)安裝完畢后,應(yīng)該對(duì)以下幾點(diǎn)進(jìn)行檢查:先總體檢查下整個(gè)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(kāi)的閥門(mén)是否打開(kāi),該關(guān)的是否關(guān)閉。然后再送電,用萬(wàn)用表檢查電源是否正常,再開(kāi)機(jī)。
開(kāi)機(jī)后需要檢查的幾個(gè)要點(diǎn):
1.機(jī)組的補(bǔ)水系統(tǒng)是否正常補(bǔ)水,補(bǔ)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(bǔ)水。
2.機(jī)組的循環(huán)水泵是否能把水抽進(jìn)主機(jī),如果水泵啟動(dòng)了,但是水不循環(huán),就要對(duì)水泵進(jìn)行排空,直到水能正常的循環(huán)起來(lái)。
3.機(jī)組運(yùn)行時(shí)的高壓壓力和低壓壓力是否正常,風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)是否感覺(jué)到?jīng)鏊?,用鉗形表檢測(cè)機(jī)組運(yùn)行電流,觀察是否正常,機(jī)組無(wú)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(yùn)行一段時(shí)間后,水溫能夠加熱到設(shè)定溫度停機(jī),且水溫低于設(shè)定溫度5℃后能夠正常啟動(dòng)。