三集一体恒温除湿热泵系统介绍

第一篇：三集一体恒温除湿热泵系统介绍

三集一体恒温除湿热泵系统介绍

一.泳池状况分析及解决方法

泳池池水的热损失主要为池水表面蒸发损失（约占总损失的70～85%），其他如地表面、池底、池壁、管道设备等传热损失只占总热损失的15～30%左右。池水表面蒸发造成室内泳池空气湿度加大，如不及时采取除湿以控制合适的湿度，天花板、墙壁、玻璃会凝结水滴，对室内装饰产生严重腐蚀，同时人体感觉不舒适。常规的除湿方式既是外排暖湿空气，补进室外干燥空气并将其加热到室温。由此可见，常规“加热+空调”方式能源损失很大：冬季一方面需不断补充热量加热泳池水，另一方面又需补充热量加热空气，夏季还需不断补充冷量对引进室外新风进行降温处理。此设计运行费用较高。1.能耗较高的解决措施：

泳池内90%以上的能量损失是由于池水蒸发造成的，这部分能量大部分以水汽(潜热)的形式存在泳池空气中，如采用传统的通风除湿，一般排风量为每小时3倍的泳池空间容积，这在冬季会造成泳池室内的热量大量损失，在夏季则会造成泳池室内的冷量大量损失。为了补充泳池损失的能量，在传统通风除湿方式中，游泳池不得不采用锅炉、中央空调等提供大量的热源或冷源向泳池内补充能量，耗费大量的能源费用。三集一体除湿热泵利用能源再生系统，在春、夏、秋三季完全可采用除湿热泵运行过程中回收的池水表面蒸发的水蒸气热量保持室内空气恒温恒湿和池水恒温。

2.含氯的湿空气解决措施：

室内恒温游泳池由于表面水蒸发的原因，导致室内空气相对湿度过高，由于空气中含有氯离子，在遇冷时容易凝结成水，对泳池装饰建筑结构造成腐蚀。选用三集一体泳池恒温除湿热泵机组，经过合理的系统设计，可以确保室内空间的恒温恒湿、池水的恒温和新风换气，确保空气质量，避免凝结水的产生，保证室内装饰及墙体结构不受损失。3.局部凝结水解决措施：

三集一体除湿热泵在系统设计上，配备了防凝结水装置，在泳池空间死角预先安装防结霜温湿度传感器，确保在任何不利的低温气候情况下，能够预防凝结水的形成，避免含氯离子的凝结水对墙体结构的腐蚀和对内装饰的破坏。其原理是当室内最不利点的温度因室外气温下降而过低时，该处的防结霜温湿度传感器将此冷表温湿度数据传输到除湿热泵控制系统，通过除湿热泵运行，以防止冷凝结霜。

二.三集一体除湿热泵机组工作原理

设备的风机从游泳池室内抽入温暖潮湿的空气。该空气流经蒸发器（除湿器）盘管，在制冷除湿的同时将回收的因池水蒸发产生的热能传递给冷的液态制冷剂。这种能量交换使空气温度降至露点以下，在蒸发器盘管上形成结露，形成的水分流入设备的承液盘中，通过排水管排出，潮湿空气转变为干燥的冷空气。液态制冷剂流过蒸发器之后回收的空气热能就变为一种低温低压的气态制冷剂。低温气态制冷剂然后进入压缩机，经压缩变为高温气态。高温气态制冷剂流过主机风冷冷凝器或池水热泵辅助加热冷凝器或室外机冷凝器，这是高温气态制冷剂由气态转变为液态，释放回收的热量，对室内空气温度或池水温度进行加热。需要对室内空气进行加热时主机风冷冷凝器工作，送出干燥的热空气对室内空气进行升温。如果室内空气温度达到要求时，回收的冷凝热给池水加热，主机送出干燥冷空气对室内空气进行制冷。如室内空气温度和池水温度同时都达到要求时，这是回收的冷凝热通过室外冷凝器排到室外大气中。高温气态制冷剂流经冷凝器后冷凝成温暖的液态，释放冷凝热。当室内空气温度超过要求上限时，主机风冷冷凝器停止工作，通过除湿蒸发器送出冷空气，对室内空气进行冷却降温。所以说三集一体除湿热泵具备了除湿功能、空调制冷功能、室内空气加热功能、新风处理功能、池水热泵辅助加热功能。

气流循环流程：室内空气→风管回风口→回风管→静压箱→除湿热泵机组→排风（污浊湿空气排到室外）→新风、回风混合→制冷除湿→加热→送风→静压箱→送风管→送风口→室内

排风系统：室内空气→排风机→静态箱→排风管→排风口→室外

新风系统：室外空气→新风口→新风管→除湿热泵→室内

三.室内空气分布

恒温除湿热泵设备采用连续空气再循环方式，采用良好的空气分配系统确保泳池室内空气温湿度均匀性。为了保证空气温湿度满足规定的控制要求，室内游泳池必须保证充分的空气流动和风量分配，设备必须通过循环风系统抽走室内的潮湿空气，经过除湿和温度调节，通过送风系统释放到室内。送风和回风气流为抛物线循环。

四.风系统

合理的气流组织才能使室内空气整体温湿均匀，避免结露现象产生，所以风管系统的设计至关重要。三集一体风管组织设计，送风的分配可使用一条或多条管道，气流导向向下或导向易于出现冷凝的墙壁、窗户等，或从中心部位向两侧送风。回风的分配可使用一条管道或分支，回风口向下。风管设计时必须保证送风、回风之间不能出现短路，否则会超出高湿度层和气囊。新风口和排风口距离不能太近，否则会造成部分排风直接进入新风系统内。

经过多年工程实践经验证明，送风口与回风口相互斜对角安装可使设备在室内泳池内最有效的工作。风管安装时设备送风口、回风口、新风口必须安装风量调节阀，用户在使用过程中可根据室内人员的多少。季节的气候变化合理选择风量配比。送风口应安装电动防火风阀，并与消防控制并网控制。送风口、回风口、排风口应安装消音箱，以降低噪音。风管材料建议选用防腐性能好的玻璃材料或酚醛复合材料，尽量不采用防腐性能差的镀锌板加保温，如已采用镀锌板材质则必须对镀锌板风管内侧进行环氧树脂防腐喷漆处理。

五.池水恒温系统

1.日常池水恒温通过热泵提供的回收热量来维持，不能满足时池水温度要求时采用锅炉或空气源热泵或电加热器辅助加

热进行补充。

2.池水初加热由锅炉或空气源热泵或电加热器加热完成，此加热系统与三集一体恒温除湿热泵机组并联完成，池水恒温

为全自动控制运行。

3.池水→水泵→除湿热泵→池水

六.冷热水盘管

为了充分节约能源，冬季由于泳池室内初始温度较低，如采用除湿热泵压缩机加热，则时间较长，能耗较大。这时，可利用现有热水源，通过除湿热泵机内的热水盘管对室内空气迅速升温，而不需要再风管系统安装加热器。夏季可选择能耗度7-12℃冷冻水直接接入除湿热泵机冷热水换热器，利用冷冻水对室内空气温湿度进行控制。

七.防火和噪音处理措施

1.防火：在三集一体恒温除湿热泵机组送风口必须安装电动防火阀，此防火阀与恒温除湿热泵联动控制，防火阀关闭后除湿热泵自动停止工作。

2.降噪处理：三集一体恒温除湿热泵机组送风口、回风口、排风口与风管连接时中间需加静压箱降低噪音，静压箱安装在风管与设备风口之间，安装时采用软连接方式减震。

八.控制系统

1.三集一体除湿热泵机组采用PLC可编程触摸屏控制系统并带有故障显示功能，机组采用全自动控制模式。当室内空气温湿度，池水温度设置完成后，设备进入全自动运行状态，保证泳池空间恒温恒湿区域的温湿度满足使用要求和节约能源，并使池水保持恒温，无需专人看管，机组还预留通讯接口可与消防、中央控制室并网集中控制。操作简单方便，避免了用户因人员流动对设备使用不方便的缺陷。

2.设备具有多重保护措施，制冷系统配有高、低压保护，池水热泵辅助加热循环水冷冷凝器配有池水流量开关盒温度开关，电器控制配有过流保护和漏电保护器。

九.制冷系统为双系统

根据不同气候条件和泳池内人员的多少选择使用单系统或双系统。如果其中一个系统出现故障另一系统仍可正常工作。

特殊注明：室外冷凝器，其安装条件为冷媒单程走管距离不超过25米，主机与室外冷凝器高度落差在+10米至-3米之间。三集一体恒温除湿热泵机组带室外冷凝器可维持池水的恒温。如果不选用室外机的恒温除湿热泵机组，采用池水热泵辅助加热水冷冷凝器维持空间的恒温恒湿。这种情况设计时池水的恒温必须依靠锅炉和电加热或空气源热泵维持水温的恒定。考虑到除湿热泵机组制冷工况运行过程中将回收热量对池水辅助加热功能，锅炉或电加热或空气源热泵对池水温度控制值的设定可适当调低，充分节约锅炉或电加热或空气源热泵的运营成本。

十.杀菌

机组可根据用户要求安装杀菌装置

主要具有四大功能

1.有效杀灭有害微生物：如霉菌、军团杆菌、肝炎病毒、冠状病毒、禽流感病毒、流感病毒等；

2.分解可挥发有机物：苯、甲醛、氨气、乙醚等化学有机物；

3.消除异味：通过人体呼吸、汗液、大小便等物体霉变、腐烂等化学反应产生的异味；

4.沉降可吸入颗粒物：空气中的可吸入悬浮颗粒物

十一.排风热回收

为充分节约运行费用，可根据要求在排风系统中安装排风热回收装置，污浊空气排到室外的同时充分回收排风热量在利用

第二篇：除湿系统整改措施及经验教训

除湿系统整改措施及经验教训

------深圳市汇达金建有限公司

董志国

摘要：本文主要介绍如何对一失败的除湿空调系统进行整改，介绍了整改过程中出现的问题，以及相应的解决办法，最后进行了经验教训总结，以期能够对类似的工程设计施工提供参考指导。

关键词：除湿空调，调温型除湿机，转轮，低压保护

一、系统基本情况

工程介绍：该项目位于江苏南京，为某知名食品企业海苔车间，总面积800平米，空调系统参数要求：T≤25℃，φ≤50%。

在该工程按照设计施工完成后，发生了生产环境不能达到参数要求，空调设备无法正常工作的情况，结合现场实际情况，空调系统进行了改造，运行半年后，又进行了多次改造。

具体可参见平面图。

PB-3如上图，海苔产品在供给间初步烘干后，经过烘烤线进入内包装车间，其中供给房间258745016.doc

第三篇：恒温恒湿实验室高精密空调系统

SCIS专业的实验室高精密系统专家

创造理想环境，助力更加卓越

恒温恒湿实验室高精密空调系统

高精密空调恒温恒湿系统选型主要考虑因素：

A、控制精度：我们建设实验室的目的是要建设一个达到技术标准要求的检验检测环境，因此设备的控制精度能否达到我们的要求是精密空调选型的首要因素。高精密的恒温恒湿实验室建议选用采用目前最为先进的完全模拟量控制技术的精密空调，模拟量控制可以确保高精度，同时温湿度更为平稳。

B、可靠性：恒温恒湿实验室是生产企业的产品质量检验与控制和流通领域里商品质量检验把关的基础设施，试验时要保证实验室的正常使用，空调机组经常长时间运行，这对精密空调制造工艺水平、主要零部件要求很高。因此在对精密空调选型时产品的成熟度是个重点考虑因素。

C、节能环保：节能环保是整个社会可持续发展的重中之重，选用新技术的恒温恒湿精密空调与传统的恒定制冷除湿通过大功率再加热加湿补偿的控制方法比可节能50%以上，同时与传统组装式机组相比安装时电的装机负荷要求可降低50%以上，大大地降低设备运行成本。D、操作使用便利性：由于恒温恒湿实验室使用人员很大一部分并非精通暖通、设备，因此必须保证空调机组的操作界面人性化，通俗易懂，无须专门的培训；同时机组设备要求日常维护管理简便，不需专业人员；机组设备体积小型化，以尽量少占有实验室使用面积。

恒温恒湿精密空调是为实验室等高控制精度要求场合设计的专用空调。赛思恒温恒湿精密空调采用了可无极调节的比例阀门，能根据制冷需求调节空调机组的冷量输出，使之与房间负荷相匹配。标准机组温湿度控制精度可达：±0.1℃/1.5%RH。

1、该机组通过控制器输出信号给阀门执行器，使阀门开度根据室内制冷量的需要而连续变化，最终使机组的制冷量达到连续变化的自动控制。

2、采用绝对含湿量的控制理念，确保机组不会因为机组温度的变化造成湿度波动而频繁的除湿加湿，造成能量浪费。

3该机组的加热控制：采用SCR全功率控制技术，实现连续无极加热，加热速度快，对电网冲击小，控制更为稳定。SCIS专业的实验室高精密系统专家

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4、冷凝盘管设计选用内螺纹管，亲水膜翅片，高效正弦波换热翅片，大面积的散热盘管，比一般舒适性风机柜提高换热效率达15%以上。

5、送风方式：具备上送下回或上送正回的多种送回风方式。

6、大屏幕中文菜单式触摸屏控制器，无须通过其他软件直接控制各模块机组。

7、离心式直连后曲叶片风机；大风量、大面积盘管设计。

8、具备模块化、主从式控制系统，并能够实现热备份、自动切换、级联（并机）等功能。

9、空调设备的监控功能：具有RS232或RS485接口，可提供本地和远端两种控制模式，自动进行启停切换和数据保存，具有工作状态、告警信号的传送和控制功能，通信协议符合原邮电部相应规定。

10、每台机组配置GPRS监控模块，可以远端下载程序，远程诊断。可建立远程服务中心，可以通过web云服务平台随时监控设备运行状态。

赛思高精密恒温恒湿空调是为实验室等高控制精度要求场合设计的专用空调。此产品应用先进的变频驱动技术和PID调节技术，可根据房间回风温度和设定温度温差实改变压缩机的输出频率。标准机组温湿度控制精度可达：±0.2℃/1.5%RH。

此变频高精密恒温恒湿空调特点：

该机组采用变频压缩机，配有曲轴加热器和过载保护器，可获得高效、安静及可靠的使用效果。

2、该机组的制冷系统设计将降温制冷与除湿制冷分开并可精密地控制温湿度，同时节省电力。

3、加热控制：该机组的加热控制采用SCR全功率控制技术，实现连续无极加热，加热速度快，对电网冲击小，控制更为稳定。

4、节能控制：机组湿度控制采用先进节能的绝对湿度控制方式，根据绝对含湿量来调节，从降温到除湿模式自动平滑过渡，控制精度高，更为节能，不会因环境温度波动使相对湿度变化。同时采用特殊的除湿设计，无需大功率的再加热器补偿，快速除湿并能有效节能。

5、送风方式：具备上送下回或上送正回的多种送回风方式。SCIS专业的实验室高精密系统专家

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6、大屏幕中文菜单式触摸屏控制器，无须通过其他软件直接控制各模块机组。

7、风机：离心式直连后曲叶片风机。

8、双重外壳箱体结构，更为安全，隔音性能更好，使机组静音运行；内部不会滋生、存留细菌；防火等级为A0级(ISO1182.2)。

9、大风量、大面积柔性蒸发器设计。

10、空调设备的监控功能：具有RS232或RS485接口，可提供本地和远端两种控制模式，自动进行启停切换和数据保存，具有工作状态、告警信号的传送和控制功能，通信协议符合原邮电部相应规定。每台机组配置GPRS监控模块，可以远端下载程序，远程诊断。可建立远程服务中心，可以通过web云服务平台随时监控设备运行状态。

高精密恒温恒湿系统的用途分为两块： 1.恒温恒湿车间，但无净化要求；

2.既有恒温恒湿要求，又需要净化等级控制；

房间的情况：1.房间内显热较大；2.房间内显热较小； 针对以上两点进行分析： 1.从负荷方面考虑：

系统的送风量是与房间内的显热和送风温差决定的,而不是根据系统总制冷量(房间的显热和潜热)计算得出的。恒温恒湿机组制冷量一般显热占50％，潜热占50％，相当于新风占整个送风量的20％左右。当房间内显热较大，而新风量不大时，计算的送风量较大，就不能根据总制冷量选择恒温恒湿系统标定的制冷量来确定。

2.从机外余压考虑：恒温恒湿，但无净化要求系统对空调机组的机外余压要求不高，主要克服送回风管道、阀门、散流器、初效过滤器等，常规的机组即可满足要求；

既有恒温恒湿要求，又需要净化等级控制的系统对空调机组的机外余压要求较高，一般系统总阻力在1100Pa～1400Pa之间，主要克服送回风管道、阀门、散流器、初效过滤器（初阻力50Pa，终阻力100Pa）、中效过滤器（初阻力150Pa，终阻力300Pa）、高效过滤器（初阻力250Pa，终阻力500Pa）等，常规的机组就无法满足要求。如系统需要设置二次回风，结晶型恒温恒湿系统就无法选用；一次回风的情况，恒温恒湿系统+加压箱的设计形式，由SCIS专业的实验室高精密系统专家

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于在选择加压风机的型号时无法与恒温恒湿机组内的风机很难匹配，不同型号、不同功率的风机在串联或并联时总风量不是简单的相加，计算相对较复杂；建议在一般设计过程中尽量设计为单风机系统。

第四篇：电动汽车热泵空调系统的实验研究

电动汽车用热泵空调系统的实验研究

轩小波

1.2.1,2陈斐

1,2

上海新能源汽车空调工程技术研究中心

上海加冷松芝汽车空调股份有限公司制冷研究院

摘要：基于一款电动汽车空调设计了热泵空调系统试验台架，研究了不同压缩机转速和环境温度条件下双换热器和三换热器系统对热泵空调换热性能、总成出风口平均温度及系统COP的影响。结果表明，环境温度越高双换热器系统和三换热器系统的换热性能越高，且三换热器系统的性能优势越明显；压缩机转速为5500rpm、室外环境温度为7℃、1℃、-5℃工况下，三换热器系统较双换热器系统总成出风口平均温度分别高8.0℃、7.2℃和6.1℃，系统COP分别提高15.0%、16.5%和18.2%，提高了电动汽车乘员舱的舒适性和能效比。

关键词：电动汽车

热泵空调

实验研究

三换热器系统

系统COP Experimental Research of Heat Pump Air-conditioning System

for Electric Vehicle

Songz automobile air conditioning co.,ltd Shanghai 201108

Abstract: Designed a test bench of heat pump air conditioning system based on an electric car air-conditioning.The impact of heat pump air conditioning system transfer performance, average temperature of the outlet assembly and the system coefficient of performance were studied base on two exchangers system and three exchangers system, under different compressor speeds and different ambient temperatures.The test results indicate that, higher the ambient temperature, higher the heat transfer performance of the two exchangers system and three exchangers system, transfer performance advantages more obvious of the three exchangers system.Under compressor speed is 5500rpm, ambient temperature is 7℃,1℃,-5℃conditions, average temperature of outlet assembly of the three exchangers system higher 8.0℃, 7.2℃ and 6.1℃ than the two exchangers system, the coefficient of performance increased 15.0%, 16.5% and 18.2% respectively, and the electric vehicle passenger compartment comfort and energy efficiency is also improved.Key words: electric vehicle

heat pump air-conditioning

experimental research three heat exchangers system

system coefficient of performance

1前言 由于新能源电动和混动汽车工业的快速发展，空调系统能耗对电动汽车续行里程的影响日益凸显，这对电动汽车空调系统的节能降耗提出了更高要求。目前市场上的电动汽车冬季大多都采用PTC加热方式采暖，不仅能耗高而且制热效率低，电动汽车空调必须从自身解决低效供暖的问题，热泵型空调技术正好解决了电动汽车采暖能耗高及对发动机余热的依赖问题。

［］

热泵是利用少量高品位能源使热量由低温热源流向高温热源的节能装置1，在电动汽车中使用热泵空调系统取暖，可利用电能将环境中的热量泵送到车室内，得到的热量为消耗

［］的电能与吸收的低位热能之和，因此其能效比大于1[2]；魏名山等人3针对电动汽车在冬天取暖时能耗较高的问题，设计了一套用于取暖的热泵空调系统；热泵COP 是制热模式下热

［］［］泵空调系统的实际制热量与实际输入功率的比值4；Hosoz 等人5将传统燃油汽车空调改装为热泵空调，研究了不同压缩机转速与系统换热量、COP 等参数之间的关系。

本文设计了用于电动汽车室内采暖的热泵空调系统试验台架，研究了不同压缩机转速和环境温度条件下双换热器和三换热器系统对热泵空调换热性能、总成出风口平均温度及系统COP的影响。

2电动汽车热泵空调系统

电动汽车热泵空调系统原理如图1所示，主要由电动压缩机、单向阀、四通换向阀、节流装置、室内外换热器、气液分离器等组成。

图1 电动汽车热泵空调系统图

制冷模式下，从压缩机出口排出的高温高压制冷剂气体经单向阀、四通换向阀进入室外换热器，在室外换热器内与外界空气进行热交换冷凝为低温高压的制冷剂液体，流经节流装置进行节流降压，节流后的气液两相制冷剂进入室内换热器，与室内空气进行交换实现蒸发吸热以达到降低乘员舱内温度的目的，最后从室内换热器排出的低温过热制冷剂经四通换向阀、气液分离器被压缩机吸入进入下一个制冷循环。

制热模式下，从压缩机出口排出的高温高压制冷剂气体经单向阀、四通换向阀进入室内换热器，与车内空气进行热交换以达到提升乘员舱内温度的目的，冷凝为低温高压的制冷剂液体流经节流装置进行节流降压，节流后的气液两相制冷剂进入室外换热器与室外空气进行热交换，最后从室外换热器排出的低温过热制冷剂经四通换向阀、气液分离器被压缩机吸入进入下一个制热循环。

3实验装置与方法 3.1 实验装置

本热泵系统室内空调箱采用一款车用HVAC总成改装而成；实验台架如图2所示。

室外换热系统

室内换热系统

图2 热泵系统实验台架

压缩机作为系统的主要部件对系统的换热性能起着重要作用，该系统选用一款排气量为24cc的车用电动涡旋压缩机，具体参数如表1所示。

表1 涡旋式电动压缩机参数

项目 压缩机型号(代号)压缩机型式 排气容积

压缩机周围环境温度

转速范围

制冷剂

冷冻油种类

冷冻油注入量

单位--cc/rev ℃ rpm − − ml

规格

EVS24HLBBAA-5AA 汽车空调用电动涡旋压缩机-40～80 1500-6000 R134a HAF68、POE

120±20(补充油量根据具体情况协商)室外换热器采用专为汽车热泵空调系统设计的串片式换热器，是将多孔扁管和翅片采用穿插式结构利用全铝钎焊技术将两种部件焊接而成，加之翅片的百叶窗结构或错窗结构，使得系统在制热模式下此换热器作为蒸发器使用时具有良好的防结霜功能，此种换热器在低温环境下工作同时具有良好的换热性能及分液均匀性。为了解决室内换热器在制热模式下做为冷凝器使用时换热性能不足的问题，本热泵空调系统使用两个内部换热器串联的方式代替传统的一个换热器进行热交换；两个换热器分别为平行流微通道换热器及小管径翅片管式换热器，平行流换热器的位置在HVAC总成中位置保持不变，翅片管式换热器安装在总成中暖风芯体的位置，即充分利用了总成中有限的空间，又提升了室内换热器在系统制热状态下的换热性能；制冷模式下通过两位三通阀自动关闭翅片管式换热器，由平行流换热器单独工作。室内、外换热器主要参数如表2所示。

表2 室内、外换热器参数

名称 串片式换热器平行流式换热器 管片式换热器 外形尺寸/mm 迎风面积/m2 656×357×38 281×249×38 271×157×35

0.214 0.056 0.038

管径/mm 16×1.8 16×1.8 Ø5

最大承受冷媒压力/MPa

4.5 4.5 6 系统采用具有双向节流功能的热力膨胀阀，压缩机吸气口前安装有带干燥过滤功能的气液分离器，在系统中既能起到干燥过滤的作用，又能避免系统低温制热模式下压缩机发生液击的风险，且减少空调系统庞大的连接回路，简化了控制系统、降低了因接口过多造成冷媒泄漏的机率、提高了系统的密封性，更为节能环保。压缩机排气口处增加油分离器，保证热泵系统在低温环境下工作时润滑油能够在压缩机内流动顺畅，避免排气温度过高而造成压缩机损坏。其他主要仪器参数如表3所示。

表3 主要仪器参数

仪器名称 质量流量计 压力传感器 温度传感器

3.2 实验方法

室内换热系统及室外换热系统分别布置在两个不同的温度环境中，即模拟系统低温制热工况下车内、外的环境条件。在不同的环境温度、压缩机转速下测试双换热器及三换热器热泵系统对换热性能、HVAC总成出风口温度及系统COP的影响。

测量范围 0～400 kg/h 0～5 MPa-40℃～120℃

精度/% 0.5 0.2 0.15 4 实验结果与分析

压缩机转速5500rpm时，室外环境温度分别为7℃、1℃、-5℃时双换热器系统、三换热器系统换热性能如图3所示。环境温度为7℃时三换热器系统换热性能较双换热器系统性能大28%，环境温度为1℃、-5℃时三换热器系统较双换热器系统换热性能分别大25%和19%；即随着环境温度的升高，两种系统的换热性能均有不同程度的提高，且环境温度越高，三换热器系统的性能优势较双换热器系统越明显。

图3 两换热器系统换热性能

图4 两换热器系统总成出风口平均温度 实验过程中此HVAC总成的送风模式选定为全热/除霜/外循环，为了监控总成出风口温度，在除霜风口均匀布置8个热电偶。不同环境温度下两种系统的总成出风口平均温度如图4所示。室外环境温度为7℃、1℃、-5℃时三换热器系统较双换热器系统总成出风口平均温度分别高8.0℃、7.2℃和6.1℃。由此可知，三换热器系统在不同的环境温度下大大提高了乘员舱的舒适性。

不同环境温度下两种换热器系统的COP如图5所示。压缩机转速5500rpm，环境温度为-5℃时，三换热器系统与双换热器系统COP分别为2.73和2.31，室外环境温度为7℃、1℃、-5℃时三换热器系统较双换热器系统COP分别高出15.0%、16.5%和18.2%；对同一种换热器系统，不同的环境温度下系统COP变化并不明显，如三换热器系统：7℃环境温度下系统COP只比-5℃环境温度下系统COP大0.19，这说明随着环境温度的上升，系统换热性能提高的同时压缩机的功耗也随之升高。

图5 双换热器、三换热器系统COP对比

图6 系统COP随压缩机转速变化曲线

环境温度为-5℃时，双换热器系统与三换热器系统COP随压缩机转速变化情况如图6所示。随着压缩机转速的不断升高系统COP逐渐降低，即压缩机转速越低系统COP越高反之系统COP越低，这说明随着压缩机转速的升高，系统换热性能的提升比小于压缩机功耗的提升比。

5结论与展望

通过实验研究电动车热泵空调双换热器和三换热器系统的换热性能、总成出风口平均温度及系统COP，得出结论：

（1）随着环境温度的升高，双换热器系统及三换热器系统的换热性能均有不同程度的提高，且环境温度越高，三换热器系统的性能优势越明显。

（2）压缩机转速为5500rpm、室外环境温度为7℃、1℃、-5℃条件下：三换热器系统较双换热器系统总成出风口平均温度分别高8.0℃、7.2℃和6.1℃，三换热器系统在不同的环境温度下大大提高了乘员舱的舒适性，三换热器系统较双换热器系统COP分别高出15.0%、16.5%和18.2%;对于同一种换热器系统不同的环境温度条件下系统COP变化并不明显。（3）压缩机转速越高系统COP越低，压缩机转速越低系统COP越高。（4）为了实现电动汽车热泵空调在更低的环境温度下同样具有较高的换热性能及系统COP, 可选择喷气增焓式电动压缩机与chiller或同轴管配合使用做更深一步的研究和探索，为电动汽车热泵空调尽早实现工业化奠定基础。

参考文献：

[1] 姚杨，马最良．浅议热泵定义［J］．暖通空调，2002，32(3): 33 [2] 彭发展,魏名山.环境温度对电动汽车热泵空调系统性能的影响[J].北京航空航天大学学报,2014 [3] 魏名山，彭发展，李丽，等．一种变频电机驱动的电动汽车热泵空调系统: 中国，201220659508．9［P］．2013-05-15 [4] 陈万仁，王保东．热泵与中央空调节能技术［M］．北京: 化学工业出版社，2010: 16 [5] Hosoz M，Direk M．Performance evaluation of an integrated automotive air conditioning and heat pump system［J］．Energy Conversion and Management，2006，47(5): 545－559

第五篇：燃气热泵系统技术经济性分析

燃气热泵系统技术经济性分析

前言

随着我国经济的发展，人民生活水平提高，以及全球变暖的气候影响，我国制冷市场需求快速提高。现阶段制冷的主要能源为电力，燃料油和天然气只占很小比例。电空调是一种高能耗设备，而且是负荷非均衡性的能耗设备，虽然国家建设了大批调峰机组、调峰电站，但仍无法确保不断猛增的用电高峰负荷，夏季频频出现用电高峰期设备过载、掉闸断电现象，影响群众的正常生产生活。

北京市的天然气应用近年取得了飞速的发展，为提高首都居民生活水平、改善首都大气环境、促进北京申奥成功做出了巨大的贡献。但仔细分析北京市天然气供应量的分布，冬季采暖用气量非常大，而夏季制冷用气始终保持在一个很低的水平。天然气输配管网和设施必须按最大供应能力建设，这样当夏季供气低谷时必然造成管网资源的闲置和浪选?

通过以上分析可以看出，燃气与电力都存在峰谷差的难题，但是燃气峰谷与电力峰谷有极大的互补性，夏季是燃气使用的低谷，却是电力负荷的高峰期，燃气制冷可降低电网夏季高峰负荷，填补燃气夏季用气量低谷，实现资源的充分和均衡利用。

燃气热泵（GHP）也称热泵式燃气空调，是天然气用于中小型建筑物制冷和供暖的一种新的形式。燃气热泵（GHP）系统介绍

2.1 燃气制冷系统分类

燃气制冷系统按工作原理主要分为吸收式和压缩式，目前利用天然气进行制冷的系统主要有三种：利用天然气燃烧产生热量的吸收式冷热水机组（直燃机）、利用天然气燃烧余热的吸收式冷热水机组（对接式直燃机）和利用天然气发动机驱动的压缩式制冷供暖机组（燃气热泵）。其中直燃机一般应用于2万平米以上的大型建筑，对接式直燃机更是应用于大型冷热电三联供系统，而燃气热泵可以灵活应用于中小型建筑物，以燃气作为能源提供制冷和供暖。

燃气热泵（GHP—Gas engine Heat Pump）的是以城市燃气作为能源，通过燃气发动机做功驱动压缩机，使冷媒循环运动反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸热，在冷凝器中液化放热，实现热泵循环，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热和制冷功能的切换。

燃气热泵（GHP）系统从其设备组成上来说主要分为室外机、室内机、冷媒连接管路、冷凝水管路、燃气供应系统、电力供应系统和控制线路系统。其中室外机内的燃气发动机是整个系统的心脏部分。技术分析

4.1 GHP系统的特点

4.1.1优化能源利用结构

燃气制冷可降低电网夏季高峰负荷，填补燃气夏季用气量低谷，缓解夏季用电高峰，提高燃气管网利用率，实现资源的充分和均衡利用。

4.1.2使用一套系统解决夏季制冷和冬季供暖

GHP系统可以在供暖的热泵循环中有效利用燃气发动机排出的热量和发动机冷却水系统的热量，使GHP系统的供暖能力受室外温度影响小（-20℃以上供暖能力不受影响），可适用于更低的环境温度；同时无需除霜，在寒冷地区可快速启动，具有电空调无法比拟的供暖优势。

4.1.3 环保性能优异

我国燃煤发电量占总发电量的80%以上，因此电力并不能算做真正意义上的清洁能源，GHP系统以天然气、城市煤气、液化石油气等燃气作为能源，是真正清洁的一次能源；设备运转低排放，低噪音，低振动；冷媒使用环保新冷媒R407C，对大气臭氧层无破坏作用。

4.1.4 更大的空调稳定性和舒适性

以燃气发动机为动力，可根据制冷供暖时的负荷变化，电脑控制无级变速调节发动机转速以控制压缩机转速，保持室内温度更加稳定、舒适。

4.1.5 室外机室内机搭配灵活

GHP系统的室外机有28~56KW多种规格，室内机也有壁挂式、吸顶式、嵌入式、落地式等不同功率的多种规格，一台室外机最多可带20台室内机。因此，可根据建筑物的不同规模和功能灵活搭配GHP室外机和室内机，按不同区域构成相互独立又相互联系的系统，满足不同的负荷需求。

4.2 技术成熟性

日本是世界上GHP系统应用最广泛的发达国家。20世纪80年代，随着日本电力需求激增和第二次燃油危机的爆发，日本政府出台了新能源政策，推进能源利用的多样化和均衡化，鼓励利用海上进口的天然气作为能源。1980年到1987年是GHP技术的研制阶段，1987年开始市场销售，1988年销售10322台，到2001年年销量已达到46274台，2003年累计销量约50万台，广泛应用于商场、宾馆、办公楼、娱乐场所、医院、集体宿舍、别墅、学校等场所。经过20多年的研究和发展，GHP技术已经是一项十分成熟的技术。

4.3 技术适用性

经过我们对北京试验项目GHP系统实际运行状态和运行数据的研究，GHP系统在北京市的气候、环境、天然气气质等条件下制冷和供暖运转十分正常，用户对使用效果非常满意，废气排放、噪音和震动等指标完全符合我国相关法规和规定的要求，适合在北京地区和全国范围内推广。经济分析

下面以所进行试验项目的建筑物作为模型，进行几种制冷供暖方式应用于中小型建筑的方案比较。

5.1 参数说明

该建筑是位于北京市石景山区七星园小区的三层办公楼，建筑面积为600平方米。要求夏季制冷，冬季采暖。该建筑用途为办公用房，根据国家标准单位建筑面积制冷负荷选取100 w/m2，建筑总冷负荷约为60 Kw；单位建筑面积供暖负荷选取为60 w/m2，建筑总热负荷约为36 Kw。北京市天然气热值按8300kcal/Nm3计算，天然气价格按制冷1.70元/ m3，供暖1.90元/ m3，电价按平均0.633元/ Kwh计算。

各方案一次性投资详见附表一，运行费用详见附表二。

5.2 燃气热泵（GHP）系统制冷供暖（方案一）

5.2.1一次性投资

GHP系统由2台室外机和20台室内机及连接、控制管路组成。配套燃气系统接自其楼内原有低压（2KPa）天然气管线，电力系统接自其楼内原有配电箱220V电源。

本方案投资未计GHP系统施工安装费用和配套燃气、电力系统投资。

该建筑办公室面积小数量多，因此GHP系统室内机数量较多，导致单位建筑面积投资额较高；若建筑物的开间大、布局合理，单位建筑面积投资额可降至约600元/ m2。

5.2.2 运行费用

夏季制冷按制冷期120天，每天运行10小时计算，冬季采暖按采暖期129天，每天运行10小时计算，能耗指标为试验所得数据。

5.3电力中央空调（EHP）系统制冷供暖（方案二）@page@

5.3.1一次性投资

EHP系统同样由2台室外机和20台室内机及连接、控制管路组成，设备型号规格与GHP系统相同。电力系统接至其楼内原有配电箱220V电源。

本方案投资未计EHP系统施工安装费用和配套电力系统增容等投资。

5.3.2 运行费用

夏季制冷按制冷期120天，每天运行10小时计算，冬季采暖按采暖期129天，每天运行10小时计算。

5.4直燃机系统制冷供暖（方案三）

5.4.1 一次性投资

采用直燃机需在建筑物周围建设直燃机房，设15万大卡/小时直燃机1台，且直燃机的燃烧机使用5~15KPa天然气气源，需建设天然气调压设施。

本方案投资未计直燃机系统施工安装费用和配套燃气管道投资。

5.4.2 运行费用

夏季制冷按制冷期120天，每天运行10小时计算，冬季采暖按采暖期129天，每天运行10小时计算。

直燃机房需1人值班，工资按20元/天计算。

5.5电力分体空调制冷+专用锅炉房供暖（方案四）

5.5.1 一次性投资

此方案为近阶段北京地区中小型建筑普遍采用的制冷采暖方式。需购置安装20台电空调设备进行夏季制冷，在建筑物周围投资建设专用锅炉房，设42Kw燃气热水锅炉（北京地区已禁止使用燃煤锅炉）进行冬季供暖，燃气系统接自其楼内原有低压（2KPa）天然气管线，电力系统接自其楼内原有配电箱220V电源。

本方案投资未计系统施工安装费用和配套电力系统增容等投资。

5.5.2 运行费用

夏季制冷按制冷期120天，每天运行10小时计算，冬季采暖按采暖期129天，每天运行24小时计算。

锅炉房需1人值班，工资按20元/天计算。

5.6电力分体空调制冷+热网集中供暖（方案五）

5.6.1 一次性投资

此方案需购置安装20台电空调设备进行夏季制冷，接入城市热网进行冬季供暖，电力系统接自其楼内原有配电箱220V电源。

本方案投资未计系统施工安装费用和配套电力系统增容等投资。

5.6.2 运行费用

夏季制冷按制冷期120天，每天运行10小时计算，冬季采暖费按24元/ m2计算。

5.7 方案比较

5.7.1费用年值法

下面采用费用年值法对各方案进行经济比较。所谓费用年值法，就是将方案在规定的标准补偿年限内，将年费用加以比较，年费用应是补偿期内年平均投资和年运行费用之和。

其数学表达式为：

Z= 元/年

式中：C——系统的年运行费用(元/年);

K——制冷、供暖系统的投资额（元）；

X——投资效果系统（1/年）；且

x=

其中：i——部门内部的标准收益率。对公用设施取投资利息；对住户自购的设备取储蓄利息；

m——设备使用年限。

5.7.2 费用年值比较

各方案费用年值详见附表三。

通过比较可以看出，对于600 m2的办公楼来说，分体电空调加集中供暖（方案五）费用年值最低，但在不具备集中供暖条件的情况下，燃气热泵系统（方案一）从经济性比较为最佳方案，其费用年值比电力中央空调低19%，比直燃机低25%，比分体电空调加专用锅炉房低37%。

正是燃气热泵（GHP）系统的以下特点，决定了其在经济性上的优势：

1)放在楼顶或室外空地，不用专门设置机房，节省占地和投资；

2)自动运行，无需专人值守，节省人工成本；

3)高效节能，运行费用最低。结论

6.1 技术可行

燃气热泵系统在设备技术上已趋向成熟稳定，完全适应北京地区的气候、环境、天然气气质，设备推广具备技术可行性。

6.2 经济可行

对于中小型公共建筑物，在不具备集中供暖条件的情况下，采用燃气热泵系统费用年值最低，而且不必建机房，无需专人值守，可以节省机房占地和人员管理，提高综合效益。