谈空气源热泵技术及其应用

陈 长 风

(中铁十二局集团物业公司,山西 太原 030024)

谈空气源热泵技术及其应用

陈 长 风

(中铁十二局集团物业公司,山西 太原 030024)

介绍了空气源热泵的工作原理及特点，结合工程实例，对空气源控制系统的组成、工作流程及维护管理进行了重点论证，指出空气源热泵技术具有节能、环保的优点，是一项值得推广应用的新型技术。

空气源热泵，系统，温度，环保

0 引言

当今社会科技高速发展，人类赖以生存的环境日益恶化，人们越来越意识到环境保护的重要性。不可再生能源消耗所产生的废气、污水等造成了环境进一步的恶化，呵护碧水蓝天，是我们的责任与义务。高效、节能、环保的空气源热泵技术逐步受到人们的青睐，此项技术以吸收空气中大量的热能作为主要能量，在工作中没有噪声，不产生废气，不污染环境。

1 空气源热泵工作原理及特点

1.1 空气源热泵工作原理

冬季空气源热泵以制冷剂为热媒，吸收空气中的热能并在蒸发器中间接换热，通过压缩机将低温位的热能提升为高温位热能，加热系统循环水，从而达到所需温度。

夏季空气源热泵以制冷剂为冷媒，吸收空气中的冷量并在冷凝器中间接换热，通过压缩机将高温位的热能降为低温位的冷能，制冷系统循环水，从而降到所需温度。

1.2 空气源热泵的特点

空气是取之不尽用之不竭的可再生的天然能源，空气源热泵就是利用这种空气能并辅以清洁能源电能，运行中没有任何污染，是国家大力推广和开发的绿色环保设备。空气源热泵可一年四季全天候运行，不受夜晚、阴天、下雨和下雪等各种天气的影响。空气源热泵以空气为能源，耗电量仅为电锅炉全年的1/4，同燃煤、油、气锅炉相比，可节省40%以上的能源。该系统在运行过程中无任何的燃烧物及排放物，制冷剂对臭氧层无污染，节能环保。

2 空气源热泵在中铁十二局集团一、二号住宅楼的应用

2.1 空气源热泵控制系统的特点

空气源热泵主要应用在中铁十二局集团一、二号楼生活热水供应系统中，本系统采用全自动控制方式，根据采集的模拟信号以及设定的操作数值，进行全自动补水、加热、开停。

通过系统监控流程界面，可以直观的看到各个电动阀的开关状态、各个温度采集的数值、两个水箱的水位、循环水泵及热水系统热泵的状态(绿色标记为工作，红色标记为停止)。进入设置模块，可分别设定水位限制、温度限制等系统的控制参数，还可以设置系统开启时段。

2.2 空气源热泵控制系统的组成

空气源热泵控制系统由空气源热泵机组、水箱、一次泵循环系统、供水系统、回水系统组成。

1)空气源热泵机组。由5台空气源热泵并联向系统提供热源，每台空气源热泵机组可独立开启或关闭并有独立的进水和出水控制阀门，便于机组的维护和管理。空气源热泵设备有自动和手动两种控制方式，也设有切换开关，当切换开关置于“手动”位置时，只能用人工手动启停热泵设备。当切换开关置于“自动”位置时，热泵由温控仪自动控制启停，当水箱水温达到设定温度时，停止给热泵设备供电，反之则保持供电。2)水箱。用于存储热水的设备，分为加热水箱(小水箱)和大水箱(保温水箱)两个水箱，两个水箱通过直管相接，中间设有电磁阀，通过电磁阀的打开与闭合来控制水箱的工作。水箱与一次泵系统、供水系统和回水系统相连，完成水的加热、供应与回流。3)一次泵循环系统。一次泵循环系统通过主备用2台压力泵与水箱相连，把水箱中的水加压后送入空气源热泵机组，达到设定温度，再经回水管流回水箱中。4)供水系统。一端与保温水箱(大水箱)相连，另一端与用户相连，根据楼层的高度和供水压力的不同，供水系统共分为4个供水区。一区供水：1层～4层，供水压力：3 kg。二区供水:5层～13层，供水压力：6 kg。三区供水：14层～23层，供水压力：9 kg。四区供水：24层～33层，供水压力：11 kg。每个供水区设有主备用2个水泵，以保证供水系统的正常运行。5)回水系统。回水系统与水箱相连，在每个区的末端4层、13层、23层、33层各有一根回水管同各个区的供水相连，将热水直接送回保温水箱(大水箱)中。

2.3 空气源热泵控制系统的工作原理

空气源热泵控制系统工作原理示意图见图1。

1)保温水箱(大水箱)如果达到TB设定下限水温，系统输出四路信号给A，B，C，D电动阀，电动阀A，B打开，C，D关闭，开始加热；TB达到设定上限温度时，关闭A，B电动阀。

2)加热水箱(小水箱)达到TA设定下限水温，系统输出四路信号给A，B，C，D电动阀，电动阀A，B关闭，C，D打开，开始加热；TA达到设定上限温度时，关闭C，D电动阀。

3)如果保温水箱(大水箱)水位达不到设定上限水位，TC达到设定上限温度时，系统输出信号给A，B，C，D电动阀，A，D打开，B，C关闭，由加热水箱(小水箱)往保温水箱(大水箱)补水；TC达到设定下限温度或保温水箱(大水箱)达到设定上限水位，关闭A，D电动阀。

4)在加热水箱(小水箱)往保温水箱(大水箱)补水过程中，加热水箱(小水箱)水位未达到下限设定值且水温达不到TC设定下限温度不补水，补水电动阀关闭；如果保温水箱(大水箱)达到设定上限水位，加热水箱(小水箱)水位没有达到设定上限值，强制补水，补水电动阀打开；达到上限设定值，补水电动阀关闭。

5)如果安装在室外的环境温度传感器TE达到下限值，输出一路信号给循环泵进入防冻运行模式，如果温度传感器TE达到上限设定值，停止输出，同时系统输出信号给A，B，C，D电动阀，A，B关闭，C，D打开；防冻模式时，如果水箱TA与TB达到设定值，热泵不工作。防冻运行模式为工作5 min停25 min。

6)如果安装在室外的环境温度传感器TE达到下限设定值，系统输出信号控制热泵机组冷凝水管电伴热启。如果温度传感器TE达到上限设定值，系统输出信号控制热泵机组冷凝水管电伴热停。

7)各参数初始设定。保温水箱(大水箱)温度TB：上限45 ℃；下限42 ℃。加热水箱(小水箱)温度TA：上限50 ℃；下限45 ℃。主管网口出水温度TC：上限48 ℃；下限45 ℃。环境温度TE：上限3 ℃；下限0 ℃。加热水箱(小水箱)水位：上限2.7 m(90%)。保温水箱(大水箱)水位：上限2.7 m(90%)；下限2.6 m(88%)。

2.4 空气源热泵控制系统的维护与管理

1)日常维护。

定时查看各部件的运行状态、加热水箱(小水箱)、保箱水箱(大水箱)的水位。定时记录各水箱的温度、主管温度及室外环境温度。定期对一次系统循环泵、供水系统循环泵进行维护与保养，确定各泵压力正常。

2)冬季防冻。

a.补水系统：因补水管线中凉水不总流动，最容易上冻，要经常注意，入冬前把伴热带提前送电。

b.玻璃管液位计：对装有玻璃液位计的水箱，冬季要把玻璃管液位计停用。关闭两个连通小阀，打开下部的放水小阀，把其中的水放掉，防止冻坏玻璃管。

c.循环泵：由于系统中的循环泵只能由人工启停，所以在冬季一旦出现停电、缺相或热继电器保护使循环泵停运，就要随时注意来电情况或及时复位热继电器。尽快启动循环泵以防冻坏设备和管线。

d.管线和过滤器：冬季一旦系统因缺水、停电、循环泵不运转等原因停运，就要设法把管线和过滤器中的水放净，以防冻坏。

3)防雨。

雨季室外气温高、湿度大，各种电器绝缘性能降低，易发热。配电柜的门要关好防止进水，应定时检查设备间是否积水，热泵设备和各种电缆是否进水及电线电缆的发热情况。

2.5 空气源热泵技术运用情况及发展

空气源热泵控制系统于2013年5月1日开始运行至今，运行状况良好，故障率低，操作维护简单方便，水温常年恒定在45 ℃～48 ℃之间，满足用户的用水需求。

通过空气源热泵技术在一、二号住宅楼的成功运行，也为此项技术在后续建设的楼盘中广泛推广应用提供了可靠的依据。

3 结语

空气源热泵技术作为一项高效清洁环保节能新技术，以吸收空气中热能为主要热源，以少量电能为辅，对自来水进行加热达到所需温度，经过一年的成功运行，充分体现了它的节能、环保的优点。智能化操作，劳动强度低，是一项非常值得大力推广的新型技术。

[1] 中铁十二局集团空气源热泵控制系统工程施工资料[Z].

Discussion on the technology and its application of air source heat pump

CHEN Chang-feng

(ThePropertyCompany,ChinaRailway12thBureauGroup,Taiyuan030024,China)

This paper introduced the working principle and characteristics of air source heat pump, combining with the engineering example, discussed the composition of air source control system, work flow and maintenance management, pointed out that the air source heat pump technology had the advantages of energy saving, environmental protection, was a worthy of popularization and application of new technology.

air source heat pump, system, temperature, environmental protection

1009-6825(2014)35-0146-03

2014-10-08

陈长风(1976- )，男，工程师

TU833.3

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