蒸发冷热泵

蒸发冷却式热泵机组

蒸发冷却式热泵机组是常规压缩式热泵机组的一种，其节能的核心技术在蒸发式冷凝器，其具体工作原理如下：

图1

蒸发式冷凝器以水和空气作为冷却剂，利用部分水的蒸发带走气体制冷剂冷凝过程中放出的热量。其外壳为一个薄钢板和长方形箱体，内有冷凝排管组、淋水装置、挡水栅、底部设集水盘，箱体外部设循环水泵，箱体顶部轴流风机。

压缩机排气——高温制冷剂蒸汽从蛇形换热排管上部进入蒸发式冷凝器除雾段，被冷却的制冷剂液体经过节流装置进入蒸发器，完成一个制冷循环。 制热工作原理：

空气在机组顶部风机的抽动下，由进风段的进风口处进入，与蛇形换热排管中由节流装置出口来的制冷剂液体换热，制冷剂液体吸热后蒸发进入压缩机吸气口，空气温度0℃降低至-6℃，并最终由机组顶部排入大气。这个过程实现了将空气中热量传递给制冷剂；

压缩机在电力驱动下，将由吸气口进入的气态制冷剂压缩至高温高压的制冷剂过热蒸汽，并将其送至系统侧换热器内，与来自需求侧的水进行换热，最终制冷剂过热蒸汽冷凝至制冷剂液体，需求侧的循

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环水温度由40℃提升至45℃。这个过程实现了将制冷剂内蕴含的从室外空气中提取的热量传递给需求侧用户；

制冷剂液体经过节流装置降压降温后，再次进入热源侧换热器，完成一个循环。 制冷工作原理：

需求侧换热器内的制冷剂液体吸收需求侧循环水的热量后蒸发进入压缩机，被压缩至高温高压的过热蒸汽。而需求侧的循环水将热量传递给制冷剂后，温度由12℃降至7℃。这个过程实现了将需求侧热量传递给制冷剂；

高温高压的制冷剂过热蒸汽进入热源侧换热器的蛇形换热管顶部，最终将热量释放至大气中，具体原理详见图1。这个过程实现了将制冷剂内蕴含的热量传递给大气。

相变段：冷却水由水泵送至换热排管上部的喷咀，均匀地喷淋在换热管外表面，形成一层薄水膜，高温制冷剂蒸汽从蛇形换热排管上部进入，被冷凝的液体从下部流出，水吸收制冷剂冷凝放出的热量后，蒸发变成水蒸汽，未完全蒸发的水液滴落在下部集水盘内，供水泵循环使用；风机强制空气以3—5 m/s 速度通过冷凝排管，促进水膜蒸发，强化换热管外放热，并使吸热后的未完全蒸发的水滴在下落过程中被空气所冷却，并最终使其回落至水盘。

中央空调冷热源选用蒸发冷却式热泵机组，具有以下优势：

1. 运行费用低:同等制冷量条件下，由于蒸发冷却式冷热水机组将系

统热量排至空气的过程为循环冷却水的恒温相变（由液态变主汽态）放热过程，此过程中冷却水温度基本保持不变，而传统中央空调系统是通过循环冷却介质的温升来完成的。以室外干球温度35℃，湿球温度28℃，空气湿度为60%的条件为例： 空调类别

冷却水温度

制冷剂侧

冷凝温度 节能率 蒸发冷却式冷热水机组保持在32℃不变35℃

——

冷水机组 由32℃升至37℃40℃ 12.5% 风冷热泵

35℃升至43℃

或更高

50℃

37.5%

说明：1Kg 冷却水温度升高5℃能带走6w 的热量，而1kg 水在常压下蒸发能带走676w 热量，因而蒸发冷却式冷热水机组理论循环水量仅为一般水冷冷水机组的1%即可，实际上由于吹散损失、排污换水等，循环水量为一般水冷冷水机组的5%—10%，大幅度降低循环冷

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却水泵的功率。因此，综合冷凝温度降低与冷却水循环水量的大幅度缩小，蒸发冷却式冷热水机组的能效要比普通冷水机组节约运行费用20%以上。

2. 系统配电负荷小：由于蒸发冷系统的主机及冷却水泵的耗电功率大为降低，因此该系统的配电功率大幅度降低，至少节约配电功率15%以上，节约了系统配电容量需求，降低了用户在配电容量方面硬件（变压器与配电柜）初投资及相关施工费用；

3. 一机多用：蒸发冷却式冷热水机组冬季制热，夏季制冷，可单独或制冷（供热）的同时提供卫生热水。夏季制冷的同时提供卫生热水是最节能的方式，此方式相当于机组蒸发器满足制冷的需求的同时，冷凝器满足卫生热水的需求，因此，该种情况下相当于免费得到冷量（热量）。

4. 系统安装成本低：由于蒸发冷系统无冷却水泵及机组与冷却塔之间的循环管路，因此可节约四分之一左右的安装成本；

5. 节约系统占地面积：不需要单独建机房，只需相当于原来安置冷却塔的位置，或室外一个合适的位置，即可安装；

6. 运行噪音低：由于冷却水循环量仅为普通冷水机组冷却水循环量的20%，因此噪音与飘水现象都大为降低，有效保护了室外环境；

7. 应用范围广：不但适用于民用舒适性空调系统，还可应用于冷库、

低温冷冻、工业冷却系统等多个行业。

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