超低温型风冷热泵机组的更新设计
低温空气源热泵定频机组的节能设计
低温空气源热泵定频机组的节能设计作者：***来源：《科技创新导报》2022年第14期摘要：以我国北方空气源热泵供暖系统为研究对象，基于 TRNSYS软件，建立了农宅热负荷计算模型与空气源热泵供暖系统模型，并结合供暖系统运行数据，对模型进行校正，仿真结果与运行数据误差较小。
结合运行数据与仿真结果，分析了热泵供暖系统运行特性，可知保温性能差及不合理的运行方式是造成运行费用过高的主要原因。
针对目前存在的问题，结合负荷特性与空气源热泵制热性能特点，对清洁供暖系统进行优化。
结果表明，保温设计及合理的回水温度设置能够有效降低农宅整体热负荷，空气源热泵耦合储能系统能够有效利用空气源热泵高能效比制热时段，从而有效降低清洁供暖能耗，制热费用节约1872元/a。
关键词：空气源热泵运行性能清洁供暖优化设计中图分类号：P634.33文献标识码：A文章编号：1674-098X（2022）05（b）-0117-03近年来，在我国北方农村地区，空气源热泵逐渐取代电锅炉、电暖器成为农村清洁供暖的主要方式，空气源热泵系统有效降低供暖成本的同时，对推广清洁供暖、解决散烧煤导致的能源浪费和雾霾等具有重要作用。
但空气源热泵在农村清洁供暖中仍面临低温下热泵性能衰减或恶化、整体经济性差、农民负担加重等问题，需要从系统优化设计和供热方式创新等方面入手加以解决。
本文以某农宅空气源热泵系统为研究对象，针对实际运行中出现的问题，运用基于实测数据的数值方法，分析了热泵运行特性，首次将基于空气源热泵运行特性的储能设计应用到农村清洁供暖系统优化配置中，提出优化方案并进行系统仿真，为空气源热泵在我国北方农村地区的应用提供参考。
1实例概述农宅供暖面积108m2，单层联排建筑，供暖季时间为2020年11月16日0时至2021年3月15日24时，采用空气源热泵—地板辐射采暖系统，如图1所示。
农宅冬季供暖系统包括空气源热泵机组、水箱、循环水泵、分水器、地板辐射取暖单元及温控单位。
EVI超低温风冷机组工作原理
EVI喷气增焓压缩机技术介绍（EVI:Enhanced Vapor Injection）一、压缩机厂家针对蒸气喷射技术的开发背景1、传统的热泵技术在低温环境下应用受到限制：——在低温环境下制热能力大幅度衰减；——需要增加大量的辅助电加热2、在低温环境下压缩机吸气口的制冷剂流量远低于压缩机电机的额定流量，压缩机能力得不到充分利用3、在室外膨胀装置前的液体制冷剂温度过高，焓值也相应高，换热器能力得不到充分利用4、解决方案：——在涡旋盘创立一个第二吸气口——用第二吸气增加制冷剂流量并提高主循环液体制冷剂的过冷度二、EVI基本原理1、通过产生蒸气来冷却主循环液压泵管的制冷剂——压缩机有二个吸气口和一个排气口2、类似低温系统双级压缩带中间冷却器（经济器）的工作原理——提高过冷度：降低两相制冷剂的干度，提高蒸发器的换热能力——中间冷却：降低排气温度——单位功耗减少：能效比不变或提高3、当蒸发温度与冷凝温度相关最大时，制冷量增加比例最高，对于制热，在低温环境下效果更明显，从而实现一个更经济的涡旋循环系统。
因此不要误认为：使用EVI压缩机就可以提高机组性能，需在一个特定环境下才能体现该EVI压缩机的优势。
三、制热能力增加流程更冷的液体冷媒进入室外膨胀装置—→室外盘管吸收更多的热量—→补气口流量增加，压缩机消耗更多功—→冷凝温度提高—→冷凝器交换更多的热—→产生更多的制热能力。
从上述制热能力增加流程中可以看出：因压缩机消耗功率增加，总体热量会增加，但制热性能系数（COP）并不能确定是提高的，同时也会影响到制冷时的能效比（EER），并且对于EVI压缩机只针对优先考虑优化制冷还是制热。
四、以普通的10HP（ZR125KC-TFD）压缩机为例，列举优化后的风-风系统原理图方案一优化制热系统原理图方案二同时优化制热与制冷系统原理图方案三优化系统制冷效率原理图五、主要特征的制冷配件1、闪蒸气的结构：2、EVI压缩机外部结构：六、EVI压缩机在风冷热泵冷热水机组上的应用的系统原理图1、闪蒸器+EVI的系统原理图2、板式换热器+EVI+优化制热的系统原理图3、板式换热器+EVI+优化制热与制冷的系统原理图七、低温强热涡旋技术应用总结：1、可用于优化三种系统目标——优化系统制热；——同时优化系统制冷与制热——优化系统制冷效率2、扩展了用户的热泵的使用范围，提高了低温热泵运行的可靠性——准双级压缩机，可在更低环境下运行——零下15℃下仍能提供较好的制热能力，并取得理想的运行参数3、借助“低温强热涡旋技术”提高热泵制热能力，节约运行成本，有效地降低辅助电热器的使用时间和使用频率4、系统安全性能提高。
低温热泵系统的优化设计
低温热泵系统的优化设计随着大气环境污染的日益严重和人们环保意识的不断提高，低温热泵系统已成为近年来建筑节能领域中备受青睐的一种方式。
低温热泵系统可以利用环境中的低温热量，提供建筑物所需的暖气、热水和空调，不但可以节省能源，还可以降低排放和运行成本。
然而，低温热泵系统的设计和应用仍存在诸多技术和经济上的难题。
本文将从优化设计的角度，分析低温热泵系统的优势和劣势，并探讨如何从供回水温度、制冷剂、系统耐久性等方面来完善低温热泵系统的设计，提高系统的效率和性价比。
一、低温热泵系统的优势和劣势低温热泵系统具有以下优势：1. 环保节能：低温热泵系统采用的制冷剂较为环保，且能够有效利用环境中的低温热量，达到节能环保的效果。
2. 减少空调管道：低温热泵系统中，管道不需要太多，因此可以大大减少建筑结构中的管道，使建筑空间更加整洁。
3. 便于管理：低温热泵系统的控制系统相对简单，且可以远程控制，方便维护和管理。
4. 稳定性高：低温热泵系统运行稳定，不受天气和环境影响。
然而，低温热泵系统也存在一定的劣势：1. 高成本：低温热泵系统建设成本较高，投入资金较多。
2. 能源需求：低温热泵系统需要较多的电量才能运行。
3. 耐用性差：低温热泵系统中的制冷剂容易泄漏，且系统中的一些部件容易损坏，需要定期维护和更换。
二、从供回水温度入手，优化低温热泵系统的设计低温热泵系统中，供回水温度的控制显得尤为重要。
合理的供回水温差可以提高系统效率，降低能源消耗。
因此，在低温热泵系统的设计中，应该充分考虑供回水温度的优化设计。
1. 外环境的温度&季节因素低温热泵系统在冬季供热时，外环境温度明显下降。
为了保证系统的正常工作，并最大程度上规避霜结问题，低温热泵系统中的回水温度应该稳定控制在10℃以上，供水温度可以在40℃左右。
而对于夏季的制冷，低温热泵系统中，供水温度控制在18℃左右，回水温度可以在25℃左右，以保证制冷效果和系统的实际需求。
超低温空气源热泵机组参数
超低温空气源热泵机组参数超低温空气源热泵机组是一种高效节能的供暖和制冷设备，可以在极端低温环境下工作。
它利用空气中的热能进行热交换，将低温的空气通过压缩和膨胀等过程提升温度，从而实现供暖或制冷的目的。
下面将介绍超低温空气源热泵机组的参数。
1. 制冷量：超低温空气源热泵机组的制冷量是指单位时间内从室内环境中吸收的热量。
制冷量通常以千瓦（kW）为单位进行表示，不同型号的机组制冷量有所差异，可根据具体需求选择合适的机型。
2. 制热量：超低温空气源热泵机组的制热量是指单位时间内向室内环境释放的热量。
制热量也通常以千瓦（kW）为单位进行表示，与制冷量类似，不同型号的机组制热量也有所不同。
3. COP值：COP（Coefficient of Performance）是超低温空气源热泵机组的性能指标之一，表示单位制冷或制热量所需的单位电能消耗。
COP值越高，说明机组的能效越高。
一般来说，超低温空气源热泵机组的COP值在2.5到4之间。
4. 运行温度范围：超低温空气源热泵机组可以在极端低温环境下正常运行，其运行温度范围一般在-25℃到-30℃之间。
不同型号的机组可能有所差异，用户在选购时需要注意机组的运行温度范围是否满足需求。
5. 控制方式：超低温空气源热泵机组的控制方式多种多样，常见的控制方式有手动控制、定时控制和智能控制等。
手动控制需要用户手动调节机组的运行状态和参数，定时控制可以预先设置机组的运行时间和温度，智能控制则可以根据室内外温度和用户需求自动调节机组的运行状态和参数。
6. 噪音：超低温空气源热泵机组在运行时会产生一定的噪音，不同型号的机组噪音水平也有所差异。
用户在选购时可以参考机组的噪音指标，选择噪音较低的机型。
7. 能效等级：超低温空气源热泵机组的能效等级是评价其能效水平的重要指标之一。
能效等级通常采用能效比（EER）和能效比（COP）进行评价，等级从高到低依次为一级、二级、三级等。
用户在选购时可以参考机组的能效等级，选择能效较高的机型。
超低温空气源热泵方案设计
2.1设计内容及设计依据：2.1.1工程概述（1）工程名称：低温空气源热泵热水工程。
（2）工程地点：**。
（3）基本情况：根据中联重科工程部的估计职工宿舍每天需要使用热水15吨。
（4）设计宗旨：设备与系统的完美结合，效益与成本并重，节能增效，经济环保，满足职工日常生活热水需求。
（5）工程要求：根据职工的实际用热水需求，选用PHNIX低温热泵机组型号PASHW120SB－D-PS 2台，共2台可满足宾馆客房淋浴随时热水供应。
（6）热水温度：55℃2.1.2设计范围与原则1）、设计范围宿舍热水供应，热水水温55℃，本方案设计范围为屋面热泵主机等热水系统部分。
室内冷、热水管网及淋浴龙头不在本次设计范围内。
2）、设备选用原则考虑经济、节能、环保等要求，宜采用北极星低温空气源热泵机组供应热水，保证用水温度及用水量，最大程度节能。
2.1.3设计依据1）根据工程概述及要求；2）（建筑给排水设计手册）；3）《给水排水设计基本术语标准》（GBJ125-89）；4）《机电设备安装工程施工及验收规范》（TJ231）；5）《电气装置安装工程低电器施工及验收规范》（GB50254）；6）《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》（GBJI31-90）；7） （实用供热空调设计手册）； 8） （民用建筑空调设计技术措施）； 9） PHNIX 空气源热泵机组的性能； 10）国家现行的其他相关规范及措施。
2.2设计资料室内外设计计算参数：1）夏季室外设计计算参数（见表1）表1 夏季室外设计计算参数干球温度℃ 湿球温度℃相对湿度%室外平均风速（m/s ）大气压力KPa 夏季35.226722.295.92）冬季室外设计计算参数（见表2）表2 冬季室外设计计算参数采暖计算温度/℃空调计算温度/℃相对湿度%室外平均风速（m/s ）大气压力 KPa 冬季-9-15671.897.91）环境温度：按照标准工况20℃设计；进水温度：按平均温度15℃设计； 出水温度：热水出水温度为：55℃计算； 2）环境温度：按照标准工况-15℃设计；进水温度：按平均温度10℃设计； 出水温度：热水出水温度为：55℃计算；·2.3热水用量计算根据计算，职工洗浴热水共需要15吨。
一种超低温空气源热泵机组系统
专利名称：一种超低温空气源热泵机组系统专利类型：实用新型专利
发明人：王新兵
申请号：CN202121133141.2
申请日：20210525
公开号：CN215809444U
公开日：
20220211
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种超低温空气源热泵机组系统，其技术方案要点是：包括：用于对冷媒进行加压的压缩机、用于与加压后的冷媒进行换热的换热器、用于对换热后的冷媒进行冷凝的储液器、用于对冷媒进行过冷的经济器、用于调节冷媒流量的节流机构、及用于蒸发冷媒的蒸发器；所述压缩机与所述换热器的冷媒进口连通；所述换热器的冷媒出口与所述储液器的冷媒进口连通；所述储液器的冷媒出口与所述经济器的冷媒进口连通；所述经济器的冷媒出口通过所述节流机构与所述蒸发器的冷媒进口连通；所述经济器的蒸汽出口与所述压缩机的补气口连通；所述蒸发器的冷媒出口与所述压缩机的吸气口连通；本申请具有同时满足高环境温度，低环境温度的流量需求的优点。
申请人：广东九沐新能源设备有限公司
地址：510000 广东省广州市白云区友谊路6号八一科技产业园二期D栋6楼
国籍：CN
代理机构：广州立凡知识产权代理有限公司
代理人：曹禹佳
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低温风冷热泵模块机组设计计算书(KAW-025GRE)
设计计算书机型: 风冷低温热泵冷热水机组KAW-25GRE编制：审核:一、设计要求1、性能参数：制冷量：25 kW；制热量：28kW。
2、功能模式：制冷、制热。
3、名义工况：A、室外环境-15℃下，机组制热COP≥2.0。
B、制冷：使用侧出水温度7℃，水流量为0.172m3/（h·kW），室外干球温度35℃；C、制热：使用侧出水温度45℃，水流量为0.172m3/（h·kW），室外干/湿球温度7/6℃。
4、相关法律法规要求A、GB/T 18430.2-2008 蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组B、GB/T 10870-2001 容积式和离心式冷水（热泵）机组性能试验方法C、JB8654 容积式和离心式冷水（热泵）机组安全要求5、结构要求：在现有模块机基础上更改。
6、控制要求：实现正常制冷、热泵工况，并确保在室外环境-20℃下能安全运行。
7、成本要求：控制含税成本在2.2万元/台。
二、设计计算1、总体设计机组制冷系统主要由谷轮蒸气喷焓压缩机、翅片式冷凝器、壳管式蒸发器、板换式经济器、干燥过滤器、热力膨胀阀、气液分离器以及保护控制装置等组成。
机组制冷系统主要功能是实现制冷、制热、高能效超低温制热功能。
制冷系统根据能量调节的要求，考虑到产品运行工况及稳定性要求，采用2台谷轮压缩机，从而使整个机组具有较好的性价比与运行的稳定性。
控制方面暂时借用现有模块机控制器。
2、压缩机的选择计算压缩机根据要求采用2台谷轮蒸气喷焓压缩机ZW61KS-TFP-542，电源三相。
整个机组的制冷设计参数按：冷凝温度50℃；过冷度5K；蒸发温度2℃；蒸发器过热度5K；吸气过热度11K，查压缩机相关样本选择性能参数如下表：由上表可知：1）名义制冷时：总制冷量：14.15×2×90%=25.47 kW>25kW ，总耗功：4.44×2=8.88 kW；2）室外-15℃制热时：总制冷量：6.68×2×90%=12.02 kW ，总耗功：3.88×2=7.76 kW；3、系统选择设计计算1）系统流程图图1 系统流程图系统由2台压缩机、风冷冷凝器、膨胀阀、壳管式蒸发器、板换式经济器等部件组成。
新型低温热泵系统的设计与实现
新型低温热泵系统的设计与实现随着气候变化的加剧和环境污染程度的不断升高，低碳经济已成为当今世界推崇的发展方式。
在此背景下，新型低温热泵系统受到了越来越多的关注。
本文将介绍新型低温热泵系统的设计与实现。
一、低温热泵系统的定义和原理低温热泵系统是一种能够利用低品位热源（如地源、水源、空气等）通过热泵循环过程将热能转化为高品位热量，用于供暖、制冷和热水等领域的节能环保设备。
其的工作原理与一般的热泵相似，只是能够在较低温度下进行热能转化。
低温热泵系统的能耗比传统空气调节系统更低，因为它不会像空调那样将室外热量转移到室内来提供温暖，而是利用空气或其他环境资源中的热量来提供温度调节。
除此之外，低温热泵系统还具有高效连续运行、使用寿命长、使用成本低等优点。
因此，它被视为未来代替空调的最佳方案之一。
二、低温热泵系统的设计1.环境适应性强低温热泵系统应用的场所不局限于室内，它可以应用于户外、水温盐度变化较大的环境中。
因此，在设计低温热泵系统时，要考虑到应用场景的适应性，设计出能够适应不同环境的低温热泵水系统。
2.维护成本低低温热泵系统是一种高效的节能热源系统，它的使用寿命长，而且维护成本很低，因为它的维护不需要长时间停运和大规模的维护。
因此，在设计低温热泵系统时，要遵循建立健全的维护保养机制，降低维护成本。
3.设计精度高低温热泵地源热泵中地下换热器长度的精确值是决定系统运行效率和安全性的重要参数，长度过长或过短都会导致系统的不稳定和不安全。
因此，设计时应避免长度过短或过长，且计算精度要达到0.5米。
三、低温热泵系统的实现1.寻找合适的热泵设备在低温热泵的实现过程中，首先需要寻找合适的热泵设备。
该设备应能够适应所处环境，能够适应热源的温度变化，且同时满足高效能耗、稳定运行等要求。
2.正确安装和维护设备安装和维护设备是低温热泵实现的重要步骤。
设备安装应遵循厂家提供的安装指导，并严格按照规范进行，以确保系统的安全与稳定。
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的问题 。其主要技术难题有 ：
和蒸 发温度 为一１ ５ ℃ （ Ｒ ２ ２），同 时
（１】如何 解 决一１ ５ ℃ 以下 时压 机 组 的低 压 安 全 运行 压 力 不 宜低 于
． １ ８ ＭＰ ａ（ 蒸发温 度不低于一 １ ５ ℃ ）。 应 用区域 ，我们 通过两年 时间的不 断 缩机 超工 况运 行范围带来 的蒸发温度 ０ 测试 和完善 ，成 功研制 出超低温风 冷 低 问 题 ； 冷 （ 热 ）水机组。该机组可 以在一 ２ Ｏ ℃ （ ２）如何 控制压缩机 的油温 ； 为了拓 宽压缩机 的运行 范围和保证 系 统 的蒸发温度 ，通过研 究 ，我们在 系
压冷媒 ，可使 系统蒸发温度 和压力始
１ 概述
风 冷 热 泵 机 组 由于 环 保 节 能 、 安装简便等优 势而得 到越来越 广泛的
２ 超低温制热运行系统设计的技 ３ 风冷热泵机组低温制热运行 系
术难题
统设计改进方案
． １ 系统增； ￣Ｃ Ｐ ＣＥ 能量调 节器 以保 风冷热泵机组低温 工况制热 的安 ３
应 用 。但 是 ，受气候 条件 的限 制 ，风 全稳定运 行与环境温度 、湿度等 密切 证 机 组 制热 时 的蒸 发 温度 和 压 力 冷热泵机 组在华北地 区的应用 受到制 相关 。普通机组制热运 行环境温度 不 约。 由于 华北地 区冬 季环境温 度上克服 了我 国北方冬季环境温度低对风冷热泵机组应用的诸 多限制。 关键词 ：风冷热 泵机组
中 图分 类号 ：Ｔ Ｂ ６ ９
超低温运 行
系统设计
能量调节器
油冷却器
经济器
旁通 除霜
文 献 标 识 码 ：Ｂ
文章编号：１ ０ ０ ２ － ３ ６ ０ ７（ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ － ０ ０ ３ ０ － ０ ３
摘
要 ：风冷热泵机组 由于环保节能、安装 简便等优势 而得到越 来越 广泛的应用，但 受气候条件 的限制其
在华北地 区的应 用受到制约 。本文介绍 了风冷 热泵机组低温制热运 行 系统的设计 改进方案。本方案通过在风冷 热 泵机组 系统 中加入ｃ Ｐ ｃ Ｅ 能量调节器 、油冷却 器以及经济器拓宽 了机组的运行 范围，并采用旁通除霜提 高了机
风冷 热泵机组 由于其运 行特 性 ，
能低于一 ７ ℃ 。 那 么 当机 组 制 热运 行 范 在 环境 温 度 降低 时机 组 的蒸 发 温 度
２ ０ ℃ 时 ，必然会 带来诸 多 必 然 会 同 步 降 低 ，压 缩 机 的 极 限 饱 运行 条件恶劣 ，常规的风冷 热泵机组 围拓 宽到 一 不能保证冬季的采暖要求。
２ Ｏ ＿ Ｉ ： ｊ 绰 宴 ３ 期 Ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ 嚣 蜮 ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ 棼 。 始 蛙 ｉ ｏ 稳 ｉ ｎ
—图目 亚匝 ｊ 。
超低温型风冷热泵机组的更新设计
白庆 元 田金 明
（ 德州亚太集团有限公 司 山东德 州 ２ ５ ３ ０ ３ ４）
的低 温工况 下正常运行 。在环境温 度
（ ３）如何 合理解 决机 组 的低温 统 中增加 了ＣＰ ＣＥ 能 量调节 器 （ 见 图 １】。利 用ＣＰ ＣＥ 能量 调节 器 来调 节
为一１ ５ ℃ 时机 组制热 能效 比 （ 以下简 融霜 ； 称Ｃ ＯＰ） 值 不低于２ ． １ ５ ，解决 了风冷
（ ４） 如何提高机组在低温工况制 压缩机的 负荷使 其与蒸发器 的实际负 荷相 匹配 。有效 解决 了压缩机 超运行
热泵低温运 行 困难 和能效 比偏 低等技 热运行时 的能效 比。
术 难 题 ，将 风 冷 热 泵 机 组 的应 用 区 域
针对这些技术 难题 ，我们通过研 范围带来 的蒸 发温度低 问题 。当蒸发
拓展到 黄河流域和 华北地 区 ，在华北 发 。对风冷热泵机组 系统的设计进行 温度低于所设计 的温度 时 ，打开能量 地 区真正 实现 了一 套主机冷 暖两用 ， 了改进 ，达到 了拓宽机 组制热运行 范 调节器 ，向蒸发器 中直 接补 充气态高
围 的 目的 。
节省了投资 、降低了运行费用。