了解熱泵的設(shè)計原理

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要充分理解熱泵設(shè)計和應(yīng)用中所包含的問題，首先來了解一下與常規(guī)空調(diào)設(shè)計不同的一些不利因素。為了能讓谷輪壓縮機在低室外溫度條件下運行，蒸發(fā)溫度必須很低以便能在室外空氣中吸取熱量，這樣就變成了一個低溫的制冷系統(tǒng)。典型的全封閉壓縮機因為它的基本結(jié)構(gòu)決定了它的內(nèi)在特性不適宜作為低溫使用。電機不直接與焊接殼體接觸，壓縮機的表面也不是設(shè)計成一種具有有效熱輻射表面。最后的結(jié)論就是如果按照常規(guī)低溫設(shè)計原則，用于熱泵范圍內(nèi)的全封閉壓縮機會因溫度過熱而遭損壞。因此我們面臨的第一個問題就是為了能讓全封閉壓縮機運行在低環(huán)境溫度中，我們必須拋開大多數(shù)低溫制冷的設(shè)計經(jīng)驗。我們必須故意讓壓縮機回液來保證壓縮機的冷卻，這樣做我們可能會置壓縮機于潤滑和機械故障的潛在危險中，我們必須從可靠性的角度來考慮加以避免。雖然它能可能做到，但是這意味著我們必須維持足夠回液以保證壓縮機冷卻，及過量回液導(dǎo)致潤滑問題這兩者之間的平衡。為什么我們不能設(shè)計一種壓縮機能夠更好地適應(yīng)熱泵的應(yīng)用答案很簡單，因為我們已經(jīng)有了標(biāo)準(zhǔn)的用于低溫制冷的半封閉壓縮機。電機的傳熱可以直接通過金屬表面散熱來實現(xiàn)，它有一個很好的熱傳導(dǎo)表面，并且作為熱泵的話可以在任何條件下毫無問題地整日運行。從工程和自然觀點來說，它是一種理想的設(shè)計，但是因為它的結(jié)構(gòu)，幾乎是全封閉壓縮機價格的兩倍。只要有可能避免過量回液帶來的問題,特別是小功率系列，出于成本帥考慮，在競爭激烈的市場，全封閉壓縮機通常是人們的首選。我們面臨的第二個問題是所有的逆循環(huán)熱泵都是一個折衷的系統(tǒng)。制冷和制熱循環(huán)中都使用相同的熱交換盤管，但是在制熱循環(huán)時隨著室外溫度的下降，壓縮機的能力會逐漸下降。結(jié)果制冷循環(huán)所需的制冷劑要遠遠多于制熱循環(huán)，并且在制熱循環(huán)中隨著室外環(huán)境溫度的下降，蒸發(fā)溫度也相應(yīng)下降，過剩的制冷劑就會更多。這些制冷劑就象是無業(yè)游民，四處閑逛尋找停留的地方，如果處理不好的話就會變成潛在的危險。過去解決這種問題的一個較好的辦法是在制熱循環(huán)中加一個小型的貯液器來暫時存多余的制冷劑。顯然成本的增加使得這種方法無法適應(yīng)市場的需求。多余的制冷劑究竟該去哪里它可能會進入室內(nèi)盤管，進入壓縮機曲軸箱，或進入吸氣氣液分離器，這依賴于系統(tǒng)設(shè)計和控制特性。在任何情況下，系統(tǒng)都是運行在非常精密的平衡中，對制冷劑充注量的變化是很敏感的。www.ysj114.com
第三個工程上的事實是，熱泵應(yīng)用中的通用制冷劑R22是一種非常差的用于低溫的制冷劑，所以用于熱泵循環(huán)的話它不是一種好的制冷劑。相對于R12或R502來講，R22蒸汽的低密度和比熱特性導(dǎo)致了對熱量的溫度變化明顯要大。
" H% J- k; B6 F. Z5 F( I但是為什么不使用另一種制冷劑如溫度特性很好的制冷劑，同時，熱泵是一個折衷的系統(tǒng)，對于制冷循環(huán)R22是理想的，比其他制冷劑有更好的能效比特性，而且價格也便宜。由于兩種情況都同樣重要,所以你無法僅靠更換制冷劑就可以解決所有低溫運行的問題，系統(tǒng)設(shè)計仍然繼續(xù)要多加考慮。對前面碰到的問題，R22幾乎無法容忍任何的偏差。
雖然不斷優(yōu)化是每個空調(diào)和冷凍工程師的目標(biāo),但是第四個事實往往會被忽視。壓縮機不能容忍大量的制冷劑液體產(chǎn)生的持續(xù)的應(yīng)力, 這樣做一定會損壞壓縮機。在除霜逆循環(huán)的開始和結(jié)束階段, 大量存在于盤管中的制冷劑液體突然處于吸氣壓力, 作為對系統(tǒng)壓力突變的反應(yīng), 咆嘯著沿著吸氣管涌向壓縮機。
在現(xiàn)有技術(shù)中, 使用某些類型的吸氣管氣液分離器是最有效的防止大量制冷劑回流的保護手段, 為了迎接熱泵應(yīng)用帶來的挑戰(zhàn), 谷輪公司已經(jīng)著手兩項主要工作。一條專為熱泵應(yīng)用設(shè)計的生產(chǎn)線已經(jīng)發(fā)展起來, 其中壓縮機軸承表面得到加強, 潤滑系統(tǒng)得到改進, 為能在高壓比下運行提供了更高的可靠性。由于這些新型的熱泵性壓縮機已經(jīng)批量生產(chǎn), 標(biāo)準(zhǔn)的全封閉壓縮機將退出熱泵應(yīng)用領(lǐng)域。作為熱泵發(fā)展計劃的第二步, 我們已經(jīng)制定了用于熱泵系統(tǒng)的谷輪全封閉壓縮機的一些基本規(guī)范。在熱泵應(yīng)用中, 只要滿足了這些規(guī)范, 保修期內(nèi)系統(tǒng)中由于壓縮機損壞而需要更換的事情是很少發(fā)生的。

我不是小寶

很實際的東西 謝謝樓主分享

lzf180027

樓主大才，值得學(xué)習(xí)，是個很好的知識面。

YSCLZH

好文章，學(xué)習(xí)了。