空气源热泵（制冷剂系统）在涂装车间的应用

孙立岩 王海岩 曹家鑫 梁志桐

摘 要：本文主要介绍空气源热泵系统在循环风空调中的应用。对比分析其能耗、社会效益、经济效益系统。为后续涂装车间节能减排、降低运行成本提供新方向及指导意见。

关键词：空气源热泵;制冷剂系统;绿色涂装

1 引言

热泵系统主要由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，其主要采用逆卡诺循环。空气能热泵机组工作时，通过风机将空气吸入机组内部，经过换热器后空气中的低温热量被换热器吸收，并转移到保温水箱中，给水加热;失去热量的空气温度降低，变成冷空气从风机吹出来。

涂装车间喷漆室是能耗最大的设备，占车间总能耗40%左右，其中空调能耗又占喷漆室的40%以上，因而对循环风空调如何降低能耗可成为节能减排的研究对象。

以采用湿式喷漆室，循环风送风方式为例，采用空气源热泵系统对空气进行热湿处理，以达到工艺所需求的温湿度。

2 工程问题分析

2.1 基本要求

以某汽车涂装车间空调为例，其循环风空调风量为73500 m3/h，喷漆室送风温湿度要求为25℃，75%RH。循环风经文丘里后，空调进风口相对湿度近似为90%。循环风空调先表冷（除去空气中多余水分）再加热升温，达到目标要求25℃，75%RH。

2.2 工艺处理

文丘里近似为等焓加湿过程，经表冷，冷凝到100%，在表冷（过冷），在二次加热除湿到目标点。见图1。

实现过程为A～B等焓加湿;B～C表冷除湿（绝对湿度不变，相对湿度升高至100%）;C～D继续除湿;（绝对湿度减少，相对湿度不变100%）;D～A二次加热（图2）。

2.3 冷热量计算

2.3.1 湿式喷漆室循环风空调一般结构见图3：

2.3.2 主要功能段为：进风段、初校段、中校段、高校段、表冷段、加热段、风机段、消音段、出风段。表冷段除湿（冷冻水），加热段升温（热水、二次加热），需要两种能源;

2.3.3 若采用空气源热泵，仅需考虑电能。压缩机做功，介质在经过冷凝器后放热，该部分可作为循环风的加热段，介质经过蒸发器后为吸热对外降温过程（除湿），该部分可作为循环风空调的表冷段。

小结：故對仅有电能或其它因素制约情况下，空气源热泵可考虑作为循环风空调除湿、加热的一种有效途径。

2.4 不同空气处理机组的系统原理图

2.4.1 采用空气源热泵（制冷剂系统）进行空气处理，系统原理图4

2.4.2 采用水冷冷热水机组进行空气处理，系统原理图5

2.4.3 采用锅炉、冷冻水进行空气处理，系统原理图6

3 能耗分析

4 社会效益

热泵是一种能使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置。可以把某些不能直接利用的低温热能变为有用的热能，进而提高热能利用率，节约成本。

应用热泵技术一方面可以减少CO2的排放量，一方面限期停用CFC工质。产生温室效应的主要气体是：CO2、CH4、N2O和HFC，分析和调查表明热泵技术的应用对降低温室效应起了积极作用。见图7。

5经济效益

以7.35万m3/h循环风机组为例，热泵制冷剂系统每运行1小时，比传统的锅炉+冷冻水系统节约电量59KW，比热泵冷热水系统节约21KW。由于涂装车间是常年需要恒温恒湿，故按照每天运行20小时，每个月运行22天，每年运行300天计算，则每年节约的电量为

6结论

空气源热泵制冷剂系统在汽车涂装循环风空调中应用，不仅为国家降低CO2排放量，而且为企业提高了能源利用效率，节约了运行费用。热泵系统在众多领域广泛应用，如冷冻行业、医药制造业、中科院所、汽车制造业等。

参考文献：

[1]郑祖义.热泵空调系统的设计与创新[M] 武汉：华中理工大学出版社，1994.

[2]米田，弘和.涂装用CO2热风热泵节能减排效果[J]涂装技术.2010（9）：79-84.

[3]马最良.热泵技术[E]哈尔滨工业大学.2003年10月.