地源热泵冬夏季节转换阀门设置浅析

地源热泵冬夏季节转换阀门设置浅析

发表时间：2019-11-08T13:36:44.093Z 来源：《基层建设》2019年第23期作者：兰垒[导读] 摘要：本文主要对地源热泵系统冬夏季节切换的设计原理，实施方法，分析对比了各实施方法的主要特点，并推荐一种新型阀门设置方法，针对该新型设置方法的合理性、经济性等进行了较详细的说明，为后续类似工程设计提供参考数据。

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摘要：本文主要对地源热泵系统冬夏季节切换的设计原理，实施方法，分析对比了各实施方法的主要特点，并推荐一种新型阀门设置方法，针对该新型设置方法的合理性、经济性等进行了较详细的说明，为后续类似工程设计提供参考数据。

关键词：冬夏转换阀门；四通换向阀；地源热泵；系统设计

引言

空调系统诞生之初时只能实现制冷功能，随着生活水平的的不断提高，能否实现一台空调主机既能制冷又能制热成为了人们探讨的方向，于是各种热泵技术应运而生。目前市面上实现一机双制主要有两种方式：一种是空调主机内置四通换向阀进行季节切换，另一种是通过在系统管路上设置相应的阀门，通过不同时段阀门的开关转换实现季节切换，这些实现季节切换功能的阀门我们统一称为冬夏转换阀门。针对大型地源热泵空调系统，目前在制冷制热模式调整切换时主流做法是通过冬夏转换阀门进行季节切换，而冬夏切换阀门如何设置个人认为有必要进行探讨，在此基础上，结合个人参与过的一些大型地源热泵空调系统项目经验，提出在冬夏转换阀门设置上面的一点浅见，为类似工程设计施工提供借鉴。

1、热泵系统季节切换方式现状

在目前空调领域统称的热泵机组是指既能实现制冷功能又能实现制热功能的空调主机，通常在夏季时需要制冷，而冬季时需要制热，同一台空调主机要实现这两种功能需求，就需要在对应的时间段进行模式转换，这种模式转换我们俗称为冬夏季节转换，而如何实现这种转换就需要从空调系统的原理进行着手。

图1：中央空调系统原理图

上图为中央空调系统原理图，从该图可知，空调系统分为三个循环系统，即空调主机内循环（也称制冷剂循环）、用户端循环、散热端循环。由于制冷制热功能为用户端使用需求，用户端需要制冷时需要与蒸发器进行热交换，而用户端需要制热时需要与冷凝器进行热交换，因此，要实现制冷制热功能的切换就是切换蒸发器或冷凝器与用户端连接即可。在目前的空调行业中，小型热泵系统（包括家用分体空调）通常采用主机内置四通换向阀改变制冷剂流向从而达到切换蒸发器与冷凝器的位置，而在大型中央空调热泵系统中，我们通常采用在用户侧与蒸发器和冷凝器连接的管路上设置转换阀门来实现切换蒸发器与冷凝器的位置。

2、热泵系统季节切换方式特点分析

根据上述介绍可知，空调系统实现冬夏切换主要有两种方式，可概括为机组内切换或机组外管路切换，这两种方式其主要特点分别为：

冬夏切换方式特点对比表

由于四通换向阀设置在机组内部，其作用范围只针对机组内循环，需机组制造厂家设计时考虑，本文不做讨论。而冬夏转换阀门设置方式涉及到用户端循环及散热端循环运转，这两个循环都由相应循环水泵提供动力，其选型及设置需工程人员进行系统设计时考虑。本文重点探讨冬夏转换阀门设置位置对系统的影响。

3、目前冬夏转换阀门设置可能导致的问题分析

我国目前大型中央空调热泵系统以地源热泵系统为主，其季节切换方式采用冬夏转换阀门实现，其冬夏转换阀门设置原理均为通过改变阀门开关状态，夏季时使用户端水泵水流通过地源热泵机组蒸发器放出热量，散热端水泵水流通过地源热泵机组冷凝器吸取热量；冬季时使用户端水泵水流通过地源热泵机组冷凝器吸取热量，散热端水泵水流通过地源热泵机组蒸发器放出热量。

以某大型地源热泵空调系统设计为例，其地源热泵机组制冷量1302kW，制热量1446kW。配套选型的用户端循环水泵（CHWP1-01）参数为水流量274m3/h，扬程24m，散热端循环水泵（GSWP-01）参数为水流量310 m3/h，扬程48m，8个冬夏转换阀门（VR1b~VR8b）设置在循环水泵与地源热泵机组之间的连接管路上，其系统原理图如下图2所示：

图2：某地源热泵空调系统原理图

图3：某地源热泵空调系统原理图调整