热泵系统设计及规范.pdf

2001中国家用电器技术大会论文集 CriterionOfHeat PumpSystemDesign Yin Guangwen (CopdandCorporation) 摘要：本文总结了谷轮公司开发热泵型空调压缩机20多年来的经验，对热泵系统设计及应用中一些原则 加以阐述，特别在压缩机与整机系统的匹配方面介绍了一些应遵循的经验，解决方案和测试方法。 Abstract：Thesummarizedheat paper pumpcompressordevelopingexperience，introducepfinci- methodAC with and in systemdesigncooperateeompre够or． pk，solutionstesting 由于全球化的节能和环保趋势，使得热泵成为有效利用能源不可避免的趋势。但是必须引 起注意的是，为了寻求高效的取暖方法，热泵被大量应用的同时，设计者或制造商却往往没有考 虑它的运行界限。国外在热泵的设计和应用方面并不是一帆风顺，美国在20世纪50年代末60 年代初曾发生大量热泵机器毁坏的例子，就目前来说其故障率也要高于单冷型空调设备。以前 热泵应用中的故障主要是由于压缩机电机绝缘无法克服热泵工况下的恶劣条件，或系统设计没 有足够考虑在恶劣工况下的安全保护，而目前这方面的问题已不是主要方面。在过去20年里， 压缩机电机的绝缘问题已经得到了相当大的改善。热泵可以通过设计而获得令人满意的性能和 可靠性，很多制造商在今天已经做到了这一点。但是如果整个空调行业要避免过去的错误再犯， 那么就必须知道运行中可能存在的问题，避免压缩机处于可能发生意外的工况。 热泵，顾名思义，基于一种将热量从一点转移到另一点，以冷凝器放出的热量来供热的制冷 系统。从热力学或工作原理来说，热泵就是制冷机。压缩机不仅起了转移泵的作用，而且它也通 过压缩升高了制冷剂的温度，以便它能被释放到高温的环境。总之，除了用以舒适性供热以外， 热泵的应用以扩展到了家用热水加热，游泳池的加热以及木材烘干等领域，当然其它的应用也越 来越多。 一、热泵——特殊设计的挑战 要充分理解热泵设计和应用中所包含的问题，首先来了解一下与常规空调设计不同的一些 不利因素。 为了能让压缩机在低室外温度条件下运行，蒸发温度必须很低以便能在的室外空气中吸取 热量，这样就变成了一个低温的制冷系统。早期的全封闭压缩机因为它的基本结构决定了它的 内在特性不适宜作为低温使用。电机不直接与焊接壳体接触，压缩机的表面也不是设计成一种 具有有效热辐射表面。最后的结论就是如果按照常规运行温度范围设计原则，在热泵范围内工 作的全封闭压缩机会因温度过热而遭损坏。 作者简介：殷光文，谷轮公司中国空调市场经理。在谷轮公司担任多年市场销售和技术服务工作。西安交 通大学荻得学士学位。曾在上海通用机械机械技术研究所任工程师。 134 第三部分空调器及压缩机 在设计热泵型压缩机时，我们面临的第一个问题，就是为了能让全封闭压缩机运行在低环境 温度中，我们必须抛开大多数低温制冷的设计经验，故意让压缩机回液来保证压缩机的冷却。这 样做可能会置压缩机于润滑和机械故障的潜在危险中，因此必须从可靠性的角度来考虑加以避 免，这意味着必须维持足够回液以保证压缩机冷却，同时避免过量回液导致润滑问题。这是一个 微妙的平衡。用于低温制冷的半封闭压缩机，其电机的传热可以直接通过金属表面散热来实现， 它有一个很好的热传导表面，从工程观点来说，它是一种理想的热泵的主机设计，但是因为它的 成本较高，几乎是全封闭压缩机价格的两倍。只要有可能避免过量回液带来的问题，特别是小功 率系列，出于成本的考虑，在竞争激烈的市场，全封闭压缩机通常是人们的首选。 我们面临的第二个问题，像所有的逆循环，热泵都是一个折衷的系统。制冷和制热循环中都 使用相同的热交换盘管，但是在制热循环时随