地源热泵中央空调系统

2016-05-30张宏研

科技尚品 2016年4期

张宏研

摘要：地源热泵式中央空调系统是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统，它的核心部件是YS系列地源（热泵）机组。地源热泵通过输入少量的高品位能（电能），即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡。

关键词：地源热泵式中央空调；地源（热泵）机组；螺杆制冷压缩机

0 引言

由于我国政府的节能新政策陆续出台，为地源热泵的发展创造了良好的市场环境，中国的大多数地区的地质条件也适合发展地源热泵，预计未来几年将进入快速发展期。中国每年城乡新房建设房屋面积近20亿m2，其中80%以上是高能耗建筑，现有建筑近400亿m2，95%以上是高能耗建筑。以每年2亿m2使用地源热泵计算，则市场份额可达600亿元左右。

本项目开发的新产品符合国家行业发展的产业政策和环保要求，产品市场前景非常乐观。

1 YS系列地源（热泵）机组的总体技术方案研究

收集国内外相关资料，进行分析研究，根据我国的实际情况确定实施方案，对研究的内容进行深入的理论分析，通过试验，优化关键技术参数，解决结垢与功能配置的技术难题，完成部件与整机的开发，进行整机性能试验与可靠性考核。

1.1 YS-320型地源（热泵）机组的设计方案

1.1.1 总体方案的研究

YS-320型地源（热泵）机组采用螺杆制冷压缩机、高效冷凝器与蒸发器、电子膨胀阀及全自动智能控制系统，机组具有结构紧凑、外形美观、操作方便及远程操作等特点。螺杆制冷压缩机设计结构紧凑，运动部件少，配备无级能量调节滑阀装置；该压缩机具有极高的可靠性及稳定性、噪音低、气体压缩效率高等特点。高效冷凝器与蒸发器采用外肋及内肋高效换热铜管，具有换热效率高、换热温差小等特点，有效地提高机组的能效比，减小了机组的外形尺寸。电子膨胀阀供液控制精准，将蒸发器过热度控制在2℃以内，有效地利用了蒸发器的换热面积，提高机组的效率。全自动智能控制系统，机组可实现无人值守，自动处于经济运行状态；可实现故障报警自动校正、自动记录等功能。

1.1.2 工作原理

YS-320型冷水（热泵）机组是通过4个过程来完成的。即：节流过程——蒸发过程——压缩过程——冷凝过程。简单地说八个字，即节流、蒸发、压缩、冷凝。

节流，通过节流装置，即节流阀（也称调节阀或膨胀阀）。制冷剂的高压液体经过阀的狭窄通道使其流量和压力得到节流变小而成为低压液体进入蒸发器，此时制冷剂的流量和压力虽然变了，但制冷剂的液体形态基本没变。

蒸发，通过热交换装置，即蒸发器。低压液体在其中与外界的热量进行热交换（即传热，实际为吸热）而产生沸腾（汽化）现象。从而使外界物体的温度不断得到降低。沸腾（汽化）后产生低压制冷剂蒸气，从而改变了制冷剂的形态，由低压液体改变成低压气体，但压力未改变。

压缩，通过制冷压缩机。低压低温制冷剂蒸气被压缩机吸入，经过气缸压缩，成为高压高温气体排出压缩机。在这其间只改变了蒸气的压力，但气体的形态未改变。

冷凝，通过热交换装置，即冷凝器（也称散热器）。高压高温制冷剂蒸气在其中将热量传递给外界（实际为放热）而冷凝（冷却）而液化，从而又改变了制冷剂的形态，由高压蒸气改变成高压液体，但压力未改变。

整个制冷过程就是通过这4个装置形成一个循环系统，如此反复循环，从而使冷凝器中不断产生热水，而蒸发器中不断产生冷水。

1.2 整机参数的确定及设计计算

制冷工况：制冷量：320kW

冷媒水进水温度：12℃

冷媒水出水温度：7℃

冷却水进水温度：30℃