空氣源熱泵系統原理、組成及調試

01引言

熱泵是一種將低溫熱源的熱能轉移到高溫熱源的裝置。通常用于熱泵裝置的低溫熱源是我們周圍的介質—空氣、地表水、地下水、中水、消防水或者是從工業生產設備中排出介質，這些介質常與周圍介質具有相接近的溫度。根據低溫熱源的不同，熱泵一般可分為：空氣源、水源、地源。本文對空氣源熱泵系統的組成、原理及調試進行介紹。

02空氣源熱泵系統的基本原理

它主要是由壓縮機、熱交換器、軸流風扇、保溫水箱、水泵、儲液罐、過濾器、節流裝置和電子自動控制器等組成。接通電源后，軸流風扇開始運轉，室外空氣通過蒸發器進行熱交換，溫度降低后的空氣被風扇排出系統，同時，蒸發器內部的介質吸熱汽化被吸入壓縮機，壓縮機將這種低壓介質氣體壓縮成高溫、高壓氣體送入冷凝器，被水泵強制循環的水也通過冷凝器，被介質加熱后送去供用戶使用，而介質被冷卻成液體，該液體經膨脹閥節流降溫后再次流入蒸發器，如此反復循環工作，空氣中的熱能被熱泵不斷送到水中，使保溫水箱里的水溫逐漸升高，最 后達到所需的溫度，可以作為供暖用水或洗浴用水，這就是空氣源熱泵系統的基本工作原理。

03空氣源熱泵機組主要設備及作用

熱泵熱水器是由壓縮機、冷凝器、蒸發器、軸流風扇、過濾器、節流裝置和電子自動控制器等組成。其中壓縮機、冷凝器、蒸發器、節約流裝置稱為四大部件。

1.壓縮機

作用：壓縮機將低壓氣體提升為高壓的一種從動流體機械，它是制冷系統的心臟，它從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過電機運轉帶動活塞對其進行壓縮后，向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體，為制冷循環提供動力，從而實現壓縮→冷凝→膨脹→蒸發(吸熱)的制冷循環。

常見種類：旋轉式；渦旋式；螺桿式家用機組一般采用旋轉式。商用機組一般采用渦旋式和螺桿式。

（1）旋轉式壓縮機

工作原理：旋轉式壓縮機的電機無需將轉子的旋轉運動轉換為活塞的往復運動，而是直接帶動旋轉活塞作旋轉運動來完成對制冷劑蒸氣的壓縮過程。

優點：由于活塞作旋轉運動，壓縮工作圓滑平穩、平衡。另外旋轉式空壓機沒有余隙容積，無再膨脹氣體的干擾，因此具有壓縮效率高、零部件少、體積小、重量輕、平衡性能好、噪音低、防護措施完備和耗電量小等優點。常規1-2.5P采用的是旋轉式壓縮機。

（2）渦旋式壓縮機

工作原理：渦旋式壓縮機是由一個固定的漸開線渦旋盤和一個呈偏心回旋平動的漸開線運動渦旋盤組成可壓縮容積的壓縮機。

優點：渦旋壓縮機的獨特設計，使其成為當今世界節能壓縮機。渦旋壓縮機主要運行件渦盤只有齪合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。渦旋壓縮機運行平穩、振動小、工作環境寧靜，又被譽為“超靜壓縮機”。渦旋式壓縮機結構新穎、精密，具有體積小、噪音低、重量輕、振動小、能耗小、壽命長、輸氣連續平穩、運行可靠、氣源清潔等優點。渦旋式壓縮機一般用小型熱泵設備，常規3-10HP采用的是渦旋式壓縮機。

2.節流裝置

作用：

a.節流降壓：將來自冷凝器的中溫高壓液態制冷劑進行節流，以降低其溫度和壓力，使進入蒸發器的制冷劑成為飽和溫度較低的濕蒸氣，確保制冷劑在低溫下沸騰，以降低進入車內空氣的溫度。

b.調節流量：根據制冷負荷和發動機轉速的變化情況自動調節制冷劑流量，使制冷系統始終保持最適宜的制冷量。

c.防止掖擊和過熱：根據蒸發器出口處的溫度控制制冷劑流量，以確保制冷劑在蒸發器內完全汽化，防止壓縮機產生液擊現象；與此同時，將制冷劑蒸氣過熱溫度控制在一定范圍內，從而防止異常過熱現象的發生。

常見種類：電子膨脹閥；熱力膨脹閥；毛細管。

（1）熱力膨脹閥

工作原理：熱力膨脹閥是通過感受蒸發器出口氣態制冷劑的過熱度來控制進入蒸發器的制冷劑流量。熱力膨脹閥由感應機構、執行機構、調整機構和閥體組成。感應機構中充注氟利昂介質，感溫包設置在蒸發器出口處，其出口處溫度與蒸發溫度之間存在溫差，通常稱為過熱度。

（2）電子膨脹閥

工作原理：控制器通過對傳感器采集得到的參數進行計算，向驅動板發出調節指令，由驅動板向電子膨脹閥輸出電信號，驅動電子膨脹閥的動作。電子膨脹閥從全閉到全開狀態其用時僅需幾秒鐘，反應和動作速度快，不存在靜態過熱度現象，且開閉特性和速度均可人為設定。

特點：對于熱力膨脹閥，當環境溫度較低，其感溫包內部的感溫介質的壓力變化大大減小，嚴重影響了調節性能。而對于電子膨脹閥，其感溫部件為熱電偶或熱電阻，它們在低溫下同樣能準確反應出過熱度的變化。因此，在冷藏庫的凍結間等低溫環境中，電子膨脹閥也能提供較好的流量調節。

3.蒸發器

工作原理：蒸發器是制冷四大件中很重要的一個部件，低溫的冷凝“液”體通過蒸發器，與外界的空氣進行熱交換，“氣”化吸熱，達到制冷的效果。空氣源機組采用翅片蒸發器。水地源機組采用板式換熱器。

4.冷凝器

工作原理：將管子中的熱量，以很快的方式，將熱量帶走而運轉的，把氣體或蒸氣轉變成液體的裝置。

常見種類：殼管式換熱器（常規熱水機組），鈦管式換熱器（泳池機組），套管換熱器（風冷模塊機組）。

5.水泵

（1）水泵的定義：利用動力機的機械能，傳給并排出水體的機械。簡單地說就是傳輸液體或者是給液體增壓的裝置。而水泵在熱水工程中主要起以下兩種作用：

a.實現水箱和機組之間的水路循環，習慣上稱為循環泵。

b.給熱水供水提供壓力。習慣上稱為增壓泵。

（2）增壓泵的控制方式

增壓泵主要由以下幾種形式來實現自動供水：

a.通過流量開關來控制通過流量開關檢測管路流量，當流量小于設定值時，給水泵開啟信號，開啟水泵，當流量高于設定值時關閉水泵。

b.通過自動增壓裝置來控制通過自動增壓裝置檢測管路水壓，當水壓小于設定值時，給水泵開啟信號，開啟水泵，當水壓高于設定值時關閉水泵。

c.通過變頻恒壓系統來控制變頻恒壓系統的水泵電機以軟啟動方式啟動后開始運轉，由遠傳壓力表檢測供水管網實際壓力，管網實際壓力與設定壓力經過比較后輸出偏差信號，由偏差信號控制調整變頻器輸出的電源頻率，改變水泵轉速，使管網壓力不斷向設定壓力趨近。這個閉環控制系統通過不斷檢測、不斷調整的反復過程實現管網壓力恒定，從而使水泵根據需水量自動調節供水量，達到節能節水的目的。

04空氣源熱泵機組系統組成

1.概述

在標況下系統設計為自來水流經機組一次升溫5℃。將保溫水箱中的水循環加熱至設定溫度。系統設計簡單，在天氣比較寒冷區域，機組能穩定運行。

循環大小水箱工程系統圖循環機組使用加熱水箱和儲熱水箱分離設計，機組集中熱量加熱小水箱（加熱水箱），使其溫度到達設定溫度后將熱水放至大水箱（儲熱水箱），如此循環動作。此系統適用于連續性供水且熱水需求量較大的酒店、賓館、工廠、醫院等場所，水溫波動小。

2.回水系統

當用戶長時間不用時，水管中的水溫降低，為了節約用水，水管中的水自動回到水箱中。回水管路安裝電磁閥，當回水管道水溫小于設定的回水溫度且低于水箱溫度5℃時，電磁閥開啟，增壓水泵開啟，將水管中的冷水排放到水箱中。當管道溫度高于設定溫度，電磁閥與水泵停止工作，保證用戶一開龍頭就有熱水出水。

3.補水系統

加熱水箱加水采用水位補水，在水箱內設置高、中、低三個水位，當低于中水位時主機給電磁閥信號，電磁閥開啟補水，當高于中水位時,主機給電磁閥信號，電磁閥關閉補水結束。

05空氣源熱泵機組系統組成

系統安裝完畢后，應該對以下幾點進行檢查：先總體檢查下整個工的水系統和電控系統是否安裝好，接線是否牢固，該開的閥門是否打開，該關的是否關閉。然后再送電，用萬用表檢查電源是否正常，再開機。

開機后需要檢查的幾個要點：

1.機組的補水系統是否正常補水，補到高水位后，電磁閥是否關閉，低于高水位后電磁閥是否再次通電補水。

2.機組的循環水泵是否能把水抽進主機，如果水泵啟動了，但是水不循環，就要對水泵進行排空，直到水能正常的循環起來。

3.機組運行時的高壓壓力和低壓壓力是否正常，風機吹出的風是否感覺到涼爽，用鉗形表檢測機組運行電流，觀察是否正常，機組無異常噪音。

4.檢查工程的供水系統能否提供足夠的壓力給用戶，是否受控制。

5.正常運行一段時間后，水溫能夠加熱到設定溫度停機，且水溫低于設定溫度5℃后能夠正常啟動。