了解热泵的设计原理

scliy

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。为了能让谷轮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室外空气中吸取热量，这样就变成了一个低温的制冷系统。典型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低温设计原则，用于热泵范围内的全封闭压缩机会因温度过热而遭损坏。因此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。我们必须故意让压缩机回液来保证压缩机的冷却，这样做我们可能会置压缩机于润滑和机械故障的潜在危险中，我们必须从可靠性的角度来考虑加以避免。虽然它能可能做到，但是这意味着我们必须维持足够回液以保证压缩机冷却，及过量回液导致润滑问题这两者之间的平衡。为什么我们不能设计一种压缩机能够更好地适应热泵的应用答案很简单，因为我们已经有了标准的用于低温制冷的半封闭压缩机。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，并且作为热泵的话可以在任何条件下毫无问题地整日运行。从工程和自然观点来说，它是一种理想的设计，但是因为它的结构，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，出于成本帅考虑，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是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着室外温度的下降，压缩机的能力会逐渐下降。结果制冷循环所需的制冷剂要远远多于制热循环，并且在制热循环中随着室外环境温度的下降，蒸发温度也相应下降，过剩的制冷剂就会更多。这些制冷剂就象是无业游民，四处闲逛寻找停留的地方，如果处理不好的话就会变成潜在的危险。过去解决这种问题的一个较好的办法是在制热循环中加一个小型的贮液器来暂时存多余的制冷剂。显然成本的增加使得这种方法无法适应市场的需求。多余的制冷剂究竟该去哪里它可能会进入室内盘管，进入压缩机曲轴箱，或进入吸气气液分离器，这依赖于系统设计和控制特性。在任何情况下，系统都是运行在非常精密的平衡中，对制冷剂充注量的变化是很敏感的。www.ysj114.com
第三个工程上的事实是，热泵应用中的通用制冷剂R22是一种非常差的用于低温的制冷剂，所以用于热泵循环的话它不是一种好的制冷剂。相对于R12或R502来讲，R22蒸汽的低密度和比热特性导致了对热量的温度变化明显要大。
( W' e' F7 R3 A1 y3 e' k6 {但是为什么不使用另一种制冷剂如温度特性很好的制冷剂，同时，热泵是一个折衷的系统，对于制冷循环R22是理想的，比其他制冷剂有更好的能效比特性，而且价格也便宜。由于两种情况都同样重要,所以你无法仅靠更换制冷剂就可以解决所有低温运行的问题，系统设计仍然继续要多加考虑。对前面碰到的问题，R22几乎无法容忍任何的偏差。
虽然不断优化是每个空调和冷冻工程师的目标,但是第四个事实往往会被忽视。压缩机不能容忍大量的制冷剂液体产生的持续的应力, 这样做一定会损坏压缩机。在除霜逆循环的开始和结束阶段, 大量存在于盘管中的制冷剂液体突然处于吸气压力, 作为对系统压力突变的反应, 咆啸着沿着吸气管涌向压缩机。
在现有技术中, 使用某些类型的吸气管气液分离器是最有效的防止大量制冷剂回流的保护手段, 为了迎接热泵应用带来的挑战, 谷轮公司已经着手两项主要工作。一条专为热泵应用设计的生产线已经发展起来, 其中压缩机轴承表面得到加强, 润滑系统得到改进, 为能在高压比下运行提供了更高的可靠性。由于这些新型的热泵性压缩机已经批量生产, 标准的全封闭压缩机将退出热泵应用领域。作为热泵发展计划的第二步, 我们已经制定了用于热泵系统的谷轮全封闭压缩机的一些基本规范。在热泵应用中, 只要满足了这些规范, 保修期内系统中由于压缩机损坏而需要更换的事情是很少发生的。

我不是小宝

很实际的东西 谢谢楼主分享

lzf180027

楼主大才，值得学习，是个很好的知识面。

YSCLZH

好文章，学习了。