热泵技术与应用 (4)
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这主要是由于冷凝压力相应提高后压缩机 的压力比增加，压缩机对每千克工质的耗功增 加，导致压缩机的输入功率增加。
空气源热泵机组的制热量随环境温度的降低而 减少。
这主要是由于环境温度的降低相应降低了 蒸发温度，当蒸发温度降低后的压缩机吸气温 度也会下降，吸气比容增加使得系统的工质流 量下降，制热量也就相应减少。当环境温度降 低到0℃左右时，空气侧换热器表面结霜加快 ，此时蒸发温度下降速率增加，机组制热量下 降加剧。
由于空气的比热容小，为了交换足够多的热 量，空气侧换热器所需的风量较大，风机功率 也就大，造成了一定的噪音污染。
当空气侧换热器翅片表面温度低于0℃时，空 气中的水蒸气会在翅片表面结霜，换热器的传 热阻力增加使得制热量减小，所以风冷热泵机 组在制热工况下工作时要定期除霜。除霜时热 泵停止供热，影响空调系统的供暖效果。
4.3.1 结霜过程及其影响因素
霜层的形成是一个非常复杂的热质传递过程， 与所经历的时间、霜层形成时的初始状态和霜层 的各个阶段密切相关。
根据霜层结构不同将霜层形成过程分为霜层 晶体形成过程、霜层生长过程和霜层的充分发展 过程三个不同阶段
换热器结霜过程研究表明，影响换热器上霜 层形成速度的因素主要有换热器结构、结霜位置、 空气流速、壁面温度和空气参数。
从实际效果来看，往往导致室内温度波 动过大，用户有明显的吹冷风感觉。另外，当 机组除霜结束恢复制热时，有可能出现启动困 难甚至发生压缩机电机烧毁的现象。
空气源热泵的除霜控制方法: 时间—温度法 霜层厚度控制法 模糊智能控制除霜法
1. 时间—温度法
时间—温度法是用翅片管换热器盘管温度(或 蒸发压力)、除霜时间以及除霜周期，来控制 除霜的开始和结束。
第4章 空气源热泵系统设计
4.1 空气源热泵机组技术参数 4.2 空气源热泵机组变工况特性 4.3 空气源热泵空调机组冬季除霜控制 4.4 空气源热泵系统的平衡点 4.5 空气源热泵系统设计要点
4.1 空气源热泵机组技术参数
4.1.1 空气源热泵机组的特点 4.1.2 空气源热泵机组的参数及相关标准
空气源热泵机组的输入功率随环境温度的降低 而下降。
当环境温度降低时系统的蒸发温度降低， 使压缩机的制冷剂流量减小，压缩机的输入功 率也就下降。
4.2.2 热源温度变化对机组制冷能力的影响
机组特性：
机组的制冷量随室内湿球温度的上升而增加。 这是因为室内湿球温度的增加相应提高了
蒸发温度，当蒸发温度提高后的工质液体节流 以后其干度下降，每千克工质的制冷量增加； 压缩机的吸气压力提高后，吸气比容减小，使 得工质的循环量增加。所以机组的制冷量也就 相应增加。
机组的输入功率随环境温度的降低而下降。
当环境温度降低时系统的冷凝温度降低，使 系统的冷凝压力下降，压缩机对每千克工质的耗 功减小，压缩机的输入功率也就下降。
4.3 空气源热泵空调机组冬季除霜控制
4.3.1 结霜过程及其影响因素 4.3.2 除霜过程及其控制方法 4.3.3 空气源热泵除霜的研究方向
空气源热泵机组的额定制热量和额定制冷 量是指机组在标准试验工况下的数据，必须把 额定数据转换成运行工况下的数据，才能供空 气源热泵系统设计时使用。
其数据值参见相应”国家标准”。
4.2 空气源热泵机组变工况特性
4.2.1 热源温度变化对机组供热能力的影响 4.2.2 热源温度变化对机组制冷能力的影响
冬季随着室外气温的降低，机组的供热量逐渐 下降，此时必须依靠辅助热源来补足所需的热 量，这就降低了空调系统的经济性。
结构特点:
制热与制冷循环采用独立的节流机构(热力膨 胀阀、电子膨胀阀或毛细管)，因此还需要多 个单向阀辅助转换制冷剂流向。
除小型机组采用单台压缩机外，中大型冷热水 机组均用两台或多台压缩机，每台压缩机可配 有独立的空气侧换热器，但系统只用一台水侧 换热器。
在结霜工况下热泵系统性能系数在恶性循环 中迅速衰减：
霜层厚度不断增加使得霜层热阻增加，使蒸 发器的换热量大大减少导致蒸发温度下降，蒸发 温度下降使得结霜加剧，结霜加剧又导致霜层热 阻进一步加剧。
4.3.2 除霜过程及其控制方法
目前，空气源热泵机组都采用热气冲霜， 即通过四通阀切换改变工质的流向进入制冷工 况，让压缩机排出的热蒸气直接进入翅片管换 热器以除去翅片表面的霜层。
4.1.1 空气源热泵机组的特点
空气源热泵机组也称为风冷热泵机组，是 空气/空气热泵和空气/水热泵的总称。
特点：
一机两用，具有夏季供冷和冬季供热的双重 功能；
不需要冷却水系统，省去了冷却塔、水泵及 其连接管道；
安装方便，机组可放在建筑物顶层或室外平 台上，省去了专用的机房。
缺点：
由于空气的传热性能差，所以空气侧换热器 的传热系数小，换热器的体积较为庞大，增加 了整机的制造成本。
为了平衡多路换热盘管的工质流量，空气侧换 热器采用分液器，由多根细铜管连接换热器的 各路换热盘管。
系统除了使用常用的干燥过滤器、电磁阀等辅 助件外，还要使用汽液分离器和油分离器。
空气源热泵机组实例:
Βιβλιοθήκη Baidu
空气源热泵机组实例:
空气源热泵机组实例:
空气源热泵机组实例:
4.1.2 空气源热泵机组的参数及相关标准
机组的输入功率随室内湿球温度的增高而增加
这主要是因为蒸发温度提高后吸气比容减小 ，使得工质的循环量增加，导致压缩机的输入功 率增加。在压力比为3左右时压缩机的输入功率 最大。
机组的制冷量随环境温度的降低而增加。
这是因为环境温度的降低相应降低了冷凝 温度，当冷凝温度降低后的工质液体节流以后 其干度减少，液体量的增加必然导致系统从室 内空气中吸收的汽化潜热增加，机组制冷量也 就相应增加。
4.2.1 热源温度变化对机组供热能力的影响
机组特性：
空气源热泵机组的制热量随室内温度的增高而 减少。 这主要是由于室内温度的增高相应提高了 冷凝温度，当冷凝温度提高后的工质液体节流 以后其干度增加，液体量的减少必然导致系统 从环境中吸收的汽化潜热减少，制热量也就相 应减少。
空气源热泵机组的输入功率随室内温度的增高 而增加。
空气源热泵机组的制热量随环境温度的降低而 减少。
这主要是由于环境温度的降低相应降低了 蒸发温度，当蒸发温度降低后的压缩机吸气温 度也会下降，吸气比容增加使得系统的工质流 量下降，制热量也就相应减少。当环境温度降 低到0℃左右时，空气侧换热器表面结霜加快 ，此时蒸发温度下降速率增加，机组制热量下 降加剧。
由于空气的比热容小，为了交换足够多的热 量，空气侧换热器所需的风量较大，风机功率 也就大，造成了一定的噪音污染。
当空气侧换热器翅片表面温度低于0℃时，空 气中的水蒸气会在翅片表面结霜，换热器的传 热阻力增加使得制热量减小，所以风冷热泵机 组在制热工况下工作时要定期除霜。除霜时热 泵停止供热，影响空调系统的供暖效果。
4.3.1 结霜过程及其影响因素
霜层的形成是一个非常复杂的热质传递过程， 与所经历的时间、霜层形成时的初始状态和霜层 的各个阶段密切相关。
根据霜层结构不同将霜层形成过程分为霜层 晶体形成过程、霜层生长过程和霜层的充分发展 过程三个不同阶段
换热器结霜过程研究表明，影响换热器上霜 层形成速度的因素主要有换热器结构、结霜位置、 空气流速、壁面温度和空气参数。
从实际效果来看，往往导致室内温度波 动过大，用户有明显的吹冷风感觉。另外，当 机组除霜结束恢复制热时，有可能出现启动困 难甚至发生压缩机电机烧毁的现象。
空气源热泵的除霜控制方法: 时间—温度法 霜层厚度控制法 模糊智能控制除霜法
1. 时间—温度法
时间—温度法是用翅片管换热器盘管温度(或 蒸发压力)、除霜时间以及除霜周期，来控制 除霜的开始和结束。
第4章 空气源热泵系统设计
4.1 空气源热泵机组技术参数 4.2 空气源热泵机组变工况特性 4.3 空气源热泵空调机组冬季除霜控制 4.4 空气源热泵系统的平衡点 4.5 空气源热泵系统设计要点
4.1 空气源热泵机组技术参数
4.1.1 空气源热泵机组的特点 4.1.2 空气源热泵机组的参数及相关标准
空气源热泵机组的输入功率随环境温度的降低 而下降。
当环境温度降低时系统的蒸发温度降低， 使压缩机的制冷剂流量减小，压缩机的输入功 率也就下降。
4.2.2 热源温度变化对机组制冷能力的影响
机组特性：
机组的制冷量随室内湿球温度的上升而增加。 这是因为室内湿球温度的增加相应提高了
蒸发温度，当蒸发温度提高后的工质液体节流 以后其干度下降，每千克工质的制冷量增加； 压缩机的吸气压力提高后，吸气比容减小，使 得工质的循环量增加。所以机组的制冷量也就 相应增加。
机组的输入功率随环境温度的降低而下降。
当环境温度降低时系统的冷凝温度降低，使 系统的冷凝压力下降，压缩机对每千克工质的耗 功减小，压缩机的输入功率也就下降。
4.3 空气源热泵空调机组冬季除霜控制
4.3.1 结霜过程及其影响因素 4.3.2 除霜过程及其控制方法 4.3.3 空气源热泵除霜的研究方向
空气源热泵机组的额定制热量和额定制冷 量是指机组在标准试验工况下的数据，必须把 额定数据转换成运行工况下的数据，才能供空 气源热泵系统设计时使用。
其数据值参见相应”国家标准”。
4.2 空气源热泵机组变工况特性
4.2.1 热源温度变化对机组供热能力的影响 4.2.2 热源温度变化对机组制冷能力的影响
冬季随着室外气温的降低，机组的供热量逐渐 下降，此时必须依靠辅助热源来补足所需的热 量，这就降低了空调系统的经济性。
结构特点:
制热与制冷循环采用独立的节流机构(热力膨 胀阀、电子膨胀阀或毛细管)，因此还需要多 个单向阀辅助转换制冷剂流向。
除小型机组采用单台压缩机外，中大型冷热水 机组均用两台或多台压缩机，每台压缩机可配 有独立的空气侧换热器，但系统只用一台水侧 换热器。
在结霜工况下热泵系统性能系数在恶性循环 中迅速衰减：
霜层厚度不断增加使得霜层热阻增加，使蒸 发器的换热量大大减少导致蒸发温度下降，蒸发 温度下降使得结霜加剧，结霜加剧又导致霜层热 阻进一步加剧。
4.3.2 除霜过程及其控制方法
目前，空气源热泵机组都采用热气冲霜， 即通过四通阀切换改变工质的流向进入制冷工 况，让压缩机排出的热蒸气直接进入翅片管换 热器以除去翅片表面的霜层。
4.1.1 空气源热泵机组的特点
空气源热泵机组也称为风冷热泵机组，是 空气/空气热泵和空气/水热泵的总称。
特点：
一机两用，具有夏季供冷和冬季供热的双重 功能；
不需要冷却水系统，省去了冷却塔、水泵及 其连接管道；
安装方便，机组可放在建筑物顶层或室外平 台上，省去了专用的机房。
缺点：
由于空气的传热性能差，所以空气侧换热器 的传热系数小，换热器的体积较为庞大，增加 了整机的制造成本。
为了平衡多路换热盘管的工质流量，空气侧换 热器采用分液器，由多根细铜管连接换热器的 各路换热盘管。
系统除了使用常用的干燥过滤器、电磁阀等辅 助件外，还要使用汽液分离器和油分离器。
空气源热泵机组实例:
Βιβλιοθήκη Baidu
空气源热泵机组实例:
空气源热泵机组实例:
空气源热泵机组实例:
4.1.2 空气源热泵机组的参数及相关标准
机组的输入功率随室内湿球温度的增高而增加
这主要是因为蒸发温度提高后吸气比容减小 ，使得工质的循环量增加，导致压缩机的输入功 率增加。在压力比为3左右时压缩机的输入功率 最大。
机组的制冷量随环境温度的降低而增加。
这是因为环境温度的降低相应降低了冷凝 温度，当冷凝温度降低后的工质液体节流以后 其干度减少，液体量的增加必然导致系统从室 内空气中吸收的汽化潜热增加，机组制冷量也 就相应增加。
4.2.1 热源温度变化对机组供热能力的影响
机组特性：
空气源热泵机组的制热量随室内温度的增高而 减少。 这主要是由于室内温度的增高相应提高了 冷凝温度，当冷凝温度提高后的工质液体节流 以后其干度增加，液体量的减少必然导致系统 从环境中吸收的汽化潜热减少，制热量也就相 应减少。
空气源热泵机组的输入功率随室内温度的增高 而增加。