空氣源熱泵機(jī)組（簡(jiǎn)稱(chēng)“熱泵機(jī)組”）自二十世紀(jì)四十年代發(fā)明至今，其技術(shù)已日臻完善，廣泛應(yīng)用于辦公樓、賓館、娛樂(lè)業(yè)、廠房、住宅等各行各業(yè)不同規(guī)模的工程中，市場(chǎng)占有率一直較高，究其原因，皆因其有如下優(yōu)點(diǎn)：熱泵機(jī)組夏季供冷，冬季供熱，不需另設(shè)鍋爐房；主機(jī)安裝在屋頂，可省去冷凍機(jī)房、鍋爐房土建投資及冷熱系統(tǒng)投資；COP值較高，自動(dòng)化程度高。

　　一、熱泵機(jī)組類(lèi)型及其特點(diǎn)：

　　1．渦旋式壓縮機(jī)熱泵機(jī)組：

　　渦旋式壓縮機(jī)為容積式壓縮機(jī)，具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動(dòng)小、噪音低等優(yōu)點(diǎn)，常用于空氣-空氣熱泵機(jī)組，適用于中、小型工程。

　　2．活塞式壓縮機(jī)熱泵機(jī)組：

　　活塞式壓縮機(jī)為容積式壓縮機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、轉(zhuǎn)速低、振動(dòng)大、噪音大、單機(jī)容量較小，多機(jī)頭組合可拼裝成100萬(wàn)大卡/時(shí)左右熱泵機(jī)組，COP=3.0～3.5；

　　3．螺桿式壓縮機(jī)熱泵機(jī)組：

　　螺桿式壓縮機(jī)也為容積式壓縮機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動(dòng)小、噪音低、壽命長(zhǎng)，COP=3.5～4.5,適用于中、小型工程，多機(jī)頭熱泵機(jī)組可用于較大工程。單螺桿為平衡式單向運(yùn)轉(zhuǎn)，磨損小，無(wú)軸向推力，其排氣效率比雙螺桿略低。

　　二、熱泵機(jī)組設(shè)計(jì)：

　　1． 選用原則：

　　熱泵機(jī)組有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，與同容量單冷冷水機(jī)組相比，其用電量大，造價(jià)高，冬季隨室外氣溫下降制熱量衰減嚴(yán)重、結(jié)霜嚴(yán)重等，因此，①當(dāng)某工程有蒸汽源時(shí)，空調(diào)冷熱源應(yīng)盡量采用“單冷冷水機(jī)組加熱交換器”方案。無(wú)錫市正在形成城市蒸汽熱力網(wǎng)，我們應(yīng)優(yōu)先采用以上方案。②本人認(rèn)為醫(yī)院、賓館等對(duì)冬季采暖溫度要求較高的工程不適宜采用熱泵機(jī)組，辦公樓、飯店等工程則較適宜，因?yàn)樗鼈円话惆滋焓褂茫瑹岜脵C(jī)組制熱量衰減小，就算采暖效果差些，室內(nèi)人員可多穿衣服，影響小些。

　　2．選型方法：

　　盡管江南地區(qū)一般工程冷負(fù)荷大于熱負(fù)荷，但空調(diào)設(shè)計(jì)人員應(yīng)計(jì)算出工程夏季冷負(fù)荷及冬季熱負(fù)荷，按機(jī)組制冷量≥空調(diào)冷負(fù)荷來(lái)選擇熱泵機(jī)組型號(hào)，然后看以下不等式是否成立：熱泵機(jī)組在冬季室外空調(diào)計(jì)算溫度（如：無(wú)錫地區(qū)為-5℃）下的制熱量≥工程冬季熱負(fù)荷。①若該不等式成立，則熱泵機(jī)組選型適宜。② 若該不等式不成立，則應(yīng)在空調(diào)水管上設(shè)輔助加熱裝置或增大熱泵機(jī)組容量。江南地區(qū)一般工程以上不等式是成立的。

　　3． 活塞式及螺桿式熱泵機(jī)組若干性能比較：

　　由于活塞式及螺桿式壓縮機(jī)其結(jié)構(gòu)型式不一樣，因此在系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)方面可能會(huì)出現(xiàn)不同的問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在認(rèn)真研究各類(lèi)機(jī)型性能基礎(chǔ)上注意合理選型。

　　①燒壓縮機(jī)問(wèn)題：活塞式或螺桿式機(jī)組均存在，經(jīng)分析：原因之一是蒸發(fā)器選型不當(dāng)所致，例如，（采用F-22制冷劑）選用滿(mǎn)液式蒸發(fā)器時(shí)因回油困難就易燒壓縮機(jī)；原因之二是潤(rùn)滑系統(tǒng)有雜質(zhì)致使?jié)櫥团K或壓縮機(jī)吸氣過(guò)濾網(wǎng)因雜質(zhì)堵塞而被吸破致使雜質(zhì)吸入壓縮機(jī)，雜質(zhì)易損壞電機(jī)絕緣層；原因之三是過(guò)熱保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、短路保護(hù)等失靈所致；

　?、谝簱魡?wèn)題：其實(shí)液擊對(duì)活塞式及螺桿式壓縮機(jī)都是不利的，兩者壓縮效率都要降低；

　?、蹓嚎s機(jī)效率的控制問(wèn)題：活塞式及螺桿式熱泵機(jī)組制冷（熱）量由其容量調(diào)節(jié)電磁閥調(diào)節(jié)，活塞式壓縮機(jī)部分負(fù)荷時(shí)可減少運(yùn)行氣缸數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)，螺桿式壓縮機(jī)則靠滑閥調(diào)節(jié)。在部分負(fù)荷時(shí)，兩者軸功率均降低，運(yùn)行COP值差不多；

　?、軡?rùn)滑油問(wèn)題：活塞式及螺桿式壓縮機(jī)在夏冬季均需對(duì)潤(rùn)滑油加熱，使?jié)櫥椭兄评鋭]發(fā)出來(lái)，保證壓縮機(jī)正常潤(rùn)滑；

　　⑤維護(hù)保養(yǎng)問(wèn)題：活塞式壓縮機(jī)零部件約268個(gè)，易損件多，運(yùn)輸1000小時(shí)后需中修一次，維修量大；而螺桿式壓縮機(jī)零部件約26個(gè)，易損件少，無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)。

　?、拊胍魡?wèn)題：螺桿式熱泵機(jī)組主要噪音源是風(fēng)機(jī)，機(jī)組一般噪音在80dB(A) 左右，因此機(jī)組應(yīng)選用低噪音、低轉(zhuǎn)速、振動(dòng)?。ń?jīng)動(dòng)靜平衡測(cè)試）的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品，如選用德國(guó)施樂(lè)百公司軸流風(fēng)機(jī)，100RT螺桿式熱泵機(jī)組噪音可控制在74dB(A)左右。而活塞式熱泵機(jī)組噪音一般在80dB(A)以上。我們要注意噪音的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)法及測(cè)音室與普通環(huán)境下的區(qū)別問(wèn)題；

　?、呶覀円惨⒁鈴S家樣本上熱泵機(jī)組冬季制熱量是在8℃環(huán)境溫度下的值，不是冬季空調(diào)計(jì)算溫度下之值。

　　三、熱泵機(jī)組設(shè)計(jì)案例分析：

　　以下把本人近幾年在設(shè)計(jì)中遇到的或見(jiàn)到的熱泵機(jī)組案例分析于后，與同行們共同探討。

　　案例Ⅰ：A工程為歷史悠久且具有地方特色的對(duì)外營(yíng)業(yè)飯店，設(shè)在屋面上的六臺(tái)中央空調(diào)熱泵機(jī)組型號(hào)為YCA90H（制冷量：81kW），水泵型號(hào)為SB-X80-65-155K（90t/h；31m；11kW）。圖一為屋頂熱泵機(jī)組管道布置平面圖。

　　系統(tǒng)運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)部分熱泵機(jī)組啟動(dòng)不了。本人先對(duì)冷凍水泵檢查，發(fā)現(xiàn)水泵運(yùn)行電流為額定電流的一半，水泵廠承認(rèn)質(zhì)量有問(wèn)題，換葉輪后其參數(shù)基本接近于設(shè)計(jì)值。系統(tǒng)再次運(yùn)行后，個(gè)別熱泵機(jī)組啟動(dòng)不了的問(wèn)題依然存在，這說(shuō)明該問(wèn)題的根源不是水泵。這時(shí)有的設(shè)計(jì)人員開(kāi)始懷疑一泵拖六臺(tái)熱泵機(jī)組及冷凍水管采用異程布置的方案有問(wèn)題，認(rèn)為采用泵、熱泵機(jī)組一一對(duì)應(yīng)方案較可靠。本人始終認(rèn)為上面兩種方案都可行。但問(wèn)題在哪里?后經(jīng)進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)個(gè)別熱泵機(jī)組出水管上水流開(kāi)關(guān)的調(diào)整螺絲甚至調(diào)至下限，仍也啟動(dòng)不了，要用起子硬壓平衡板機(jī)組才能開(kāi)啟。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)研究水流開(kāi)關(guān)的構(gòu)造后，終于發(fā)現(xiàn)在水流開(kāi)關(guān)平衡板的另一端有一個(gè)很不起眼的小螺絲，它與前面講到的調(diào)整螺絲作用力相反，它們一起調(diào)整使平衡板調(diào)至適當(dāng)位置，水流開(kāi)關(guān)才能正常工作。故障排除后，系統(tǒng)運(yùn)行正常至今。

　　案例Ⅱ：B工程熱泵機(jī)組型號(hào)同A工程，為五臺(tái)，它采用一臺(tái)熱泵機(jī)組串聯(lián)一臺(tái)水泵然后再五套并聯(lián)的形式，系統(tǒng)運(yùn)行基本正常，只是五路并聯(lián)熱泵機(jī)組、水泵出現(xiàn)水流量較大，使熱泵機(jī)組出水溫度在10℃以上。

　　案例Ⅲ：C工程為十八層高層建筑，面積近20000M2，屋頂設(shè)三臺(tái)698KW活塞式熱泵機(jī)組，其平面圖見(jiàn)圖二。圖中屋頂四周為高2.8M鋼筋混凝土女兒墻,虛線部分為正方梯形形狀的鋼架玻璃幕墻,幕墻外圈底邊比屋面高1.80M,內(nèi)圈頂面鏤空，但面積較小。本人發(fā)現(xiàn)這些情況后認(rèn)為：熱泵機(jī)組悶在玻璃罩內(nèi)，必將影響機(jī)組夏天冷凝器散熱效果及冬天蒸發(fā)器散冷效果，機(jī)組開(kāi)啟一段時(shí)間后將會(huì)使熱泵機(jī)組冷凝器的高壓保護(hù)(夏季)及蒸發(fā)器的低壓保護(hù)(冬季)動(dòng)作而停機(jī)。因此本人建議把梯形玻璃幕墻罩取消掉，但業(yè)主怕影響立面效果而不同意取消，在此情況下只能把幕墻外圈底邊抬至屋面上2.8M，把幕墻內(nèi)圈頂面適當(dāng)擴(kuò)大鏤空面積。

　　從表一可見(jiàn),Z機(jī)組運(yùn)行正常，Y機(jī)組稍欠缺，X機(jī)組運(yùn)行狀況較差。在炎熱的大暑天，當(dāng)三臺(tái)機(jī)組同時(shí)開(kāi)啟時(shí)，出現(xiàn)X機(jī)組自動(dòng)停機(jī)現(xiàn)象，所以業(yè)主一般把X機(jī)組作為短時(shí)間使用，而大部分時(shí)間開(kāi)機(jī)方案為：Y+Z；X+Z；Y或Z，這時(shí)機(jī)組運(yùn)行均正常。之所以出現(xiàn)以上情況，本人以為：①機(jī)組身處女兒墻加玻璃罩內(nèi)，“穿堂風(fēng)”較小，大氣不能立即沖散稀釋機(jī)組周?chē)睦錈岘h(huán)境；②東南西三進(jìn)風(fēng)面雖有進(jìn)風(fēng)現(xiàn)象，但并沒(méi)有完全形成理想的頂排熱側(cè)進(jìn)新風(fēng)氣流形式：Y、Z機(jī)組正上方為玻璃罩梯形頂面鏤空處（離機(jī)組頂高差約7.50M），熱氣可沖出玻璃罩，而X機(jī)組緊靠西玻璃墻，其正上方為斜玻璃罩，機(jī)組排出熱氣沖向斜玻璃，無(wú)法直接排至罩外，相反熱氣反彈向下，朝四周蔓延；③每臺(tái)熱泵機(jī)組冷凝器排風(fēng)量達(dá)19×104m3/h，當(dāng)Y、Z機(jī)組運(yùn)行時(shí)無(wú)回流現(xiàn)象，但當(dāng)三臺(tái)機(jī)組全部開(kāi)啟，冷凝器通風(fēng)量較大，在X機(jī)組兩側(cè)有回流現(xiàn)象，使X、Y機(jī)組冷凝散熱不暢，蒸發(fā)溫度提高，機(jī)組制冷量下降。

　　解決辦法：在X機(jī)組冷凝器排出口上連接風(fēng)管，使氣流導(dǎo)向玻璃罩外。

　　案例Ⅳ：無(wú)獨(dú)有偶，D工程（二十一層）初步設(shè)計(jì)時(shí)二臺(tái)698kW活塞式熱泵機(jī)組設(shè)在主樓屋頂，高大船形玻璃幕墻把熱泵機(jī)組包得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，在精美造形幕墻頂部只有較少的透氣處。設(shè)計(jì)人員得知C工程出現(xiàn)的情況后，立即將熱泵機(jī)組改放至寬敞的裙房屋頂。

　　四、結(jié)論：

　　1． 暖通設(shè)計(jì)人員應(yīng)針對(duì)設(shè)計(jì)工程的具體情況進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)性能比較，經(jīng)方案優(yōu)化后確定是否采用熱泵系統(tǒng)，有蒸汽或客房、病房的大樓宜優(yōu)先采用單冷主機(jī)加熱交換系統(tǒng)；

　　2． 暖通設(shè)計(jì)人員一定要準(zhǔn)確計(jì)算工程冷熱負(fù)荷，確保熱泵機(jī)組滿(mǎn)足工程夏冬季負(fù)荷需要；

　　3． 螺桿式熱泵機(jī)組無(wú)論是COP值還是維護(hù)費(fèi)用、振動(dòng)頻率、噪音等性能均優(yōu)于活塞式熱泵機(jī)組；

　　4． 中小型工程采用的小型多臺(tái)熱泵機(jī)組配一臺(tái)水泵或機(jī)組水泵數(shù)一一對(duì)應(yīng)配置均可，但水泵數(shù)量最好不超過(guò)三臺(tái)；

　　5． 我們應(yīng)重視熱泵機(jī)組運(yùn)行環(huán)境，在滿(mǎn)足熱泵機(jī)組運(yùn)行環(huán)境的前提下才能答應(yīng)建筑師們對(duì)建筑的美觀要求。