摘要：模块式风冷热泵机组是由各个相对独立的模块相互结合构成的，目前是各大商用空调市场非常畅销的机型，它能够根据使用者的实际负荷情况对模块机组的数量进行更改。基于此，本文通过对模块式风冷热泵机组的工作原理进行分析，从机组总体框架、水管连接、水流量检测系统等方面入手，详细的论述了模块式风冷热泵机组的设计与应用。
关键词：模块式风冷热泵机组；水过滤器；设计及应用
模块式风冷热泵机组是基于模块化技术设计的，它是以空气作为冷热源，并且冷热两种介质兼用的一体化空调设备。其中热泵机组集制热与制冷于一体，不仅可以供热，还可以制冷，有效的实现了冬季采暖、夏季降温等一机多用的目标。同时模块机组具有运行安全、结构合理、高效性、安装维护方便、低噪音、操作简单等特点，被广泛应用于办公楼、大型商场、展览馆、机场等地。
1模块式风冷热泵机组的工作原理
模块式机组是由压缩机、换热器、节流器、吸热器、压缩机等各种装置构成的循环系统。如图1，在压缩机作用下，冷空气在模块机组系统中循环流动，并且在压缩机中完成气态升温升压过程，其中的温度可以达到100℃。完成这一过程之后，会进入换热器中，将温度释放出来，同时向其中自动加入热水。在此期间，释放温度的空气会被冷却并且转会成为流液态。当这些流液态空气进入吸热器之后，迅速吸热，当到达一定温度之后，流液态会转化成为气态（蒸发），气态空气的温度在零下20-30℃。此时，机组内吸热器周围的高温（相对冷媒温度）空气会将其热量不断的传递给冷媒，使冷媒在机组中不断的循环，从而完成外界低温空气热量逐渐向高温热量转变过程。基于模块机组的特点，使用者可以根据自身实际情况和资金的使用情况进行灵活购买。从模块机组结构上来看，其中的每个模块的进出水管都有着相同的口径，在使用过程中，只需将各个模块之间的水管连接起来即可，其安装十分方便。
图1 模块式风冷热泵机组的工作原理图
2模块式风冷热泵机组的设计及应用
2.1机组总体框架设计及应用
模块机组共分为上下两层，其中上层为轴流风机和换热器，下层为电控柜、压缩机、各种冷配件以及板式换热器。为了使机组具有良好的防护和通风能力，机组的上层需要安装铅丝隔栅网，将原有的淋水盘改装成积水槽，这样既可以有效避免机组内部凝露水滴漏现象的出现，又可以不挡风道。同时模块机组内部各个零部件采用全处理喷粉的折弯件，以此来确保机组耐高温、耐腐蚀。在设计过程中，在机组内部要设计电机断路装置，保护电机不受高电流和高温的侵蚀。在设计轴流风机过程中，要采用低噪音、高性能的轴流风机如ebmpapst型号轴流风机。设计换热器过程中，要采用小排深大迎风面方法进行设计，这样设计的优点是空气流通速度慢，换热器中的冷媒流动所受阻力小。
2.2水管连接的设计与应用
在设计模块机组的水管连接过程中，需要从以下几方面进行：1）主水管的设计布局。机组中各个模块之间都是共同使用进出水管，在对各模块水管进行连接过程中，如果机组内的模块较少，主水管的布局方式可应用异程式布局方法。而机组内的模块较多，那么应该使用同程式布局方法进行布局。这样可以使机组内各个模块的水流量保持一致。2）主水管内部水流速的控制。在设计模块机组进出水管时，其管径既取决于最大模块的数量，又取决于每个模块单元的制冷量大小。一般情况下，控制主水管水流速在0.5-4m/s是最为合适的，如果流速过大，机组内模块间主水管道沿程阻力就会变大，非常容易造成分配水流不均衡。如果主水管中的水流流速适当，那么可以忽略主水管中的压降。3）水过滤器的设计。水过滤器时机组中各个模块共用的部件，同时也是水系统中重要的组成部分。选择适当水过滤器，能够有效避免换热器中进入各类杂质，因此，水过滤器的形式和目数是非常重要的。在设计过程中，应该在旁通机组中预留一个进水管阀门。在清洗旁通机组模块的热换气时，水过滤器内部使用的冲压滤网最好是100目的不锈钢型号，到达末端时，水过滤器内部的冲压滤网要大于100目。如图2。
图2 模块机组内的水管路
2.3水流量检测系统的设计与应用
通常情况下，模块机组中对水流的控制有两种，其一是只有机组内一个主模块接收水流信号；其二是机组内的每个模块都要接收一个水流信号。其中前者不能够反映机组内每个模块真实的水流情况，虽然可以降低设计成本，但是对每个模块的控制并不是非常的理想。而后者却可以较为真实的反映其水流情况。现阶段对水流量检测系统的设计主要有两种方法：1）靶式流量开关设计。这种设计方法主要是指在水管中安装靶片，水在水管中流动过程中，会对靶片产生冲击力，使靶片弯曲变形，带动微动开关，并将控制信号输送个机组的控制器中，使机组知道有水流通过，机组可以开始启动。在安装靶式流量开关过程中，主水管中水的流动速度是不断变化的，所以安装过程会有一定的难度。由于机组的模块数量不同，主水管道中水的流速也不确定，因此在安装是要使机组内控制器在处理流量信息时延迟一段时间，使主水管道内水的流速低于3m/s，这样可以降低靶片受迫弯曲的程度，增加其使用寿命。2）压差式流量开关设计。此设计是根据HVAC设备流量和阻力曲线进行设计的。热泵机组内的阀门、水过滤器、换热器以及水泵等都具有流量和阻力性能曲线，此开关可以通过检测各个模块两端的进水和出水压差，以预先设定值作为基本条件，将检测值与其进行对比，就可以对流量进行准确控制。除此之外，在设计压差开关指示机组压差过大过程中，每一个模块上使用固定压差开关，其中断开流量设计为额定流量的50%以上，而复位流量设计为额定流量80%以下。如果机组中接收水流信号的只有主模块，可以使用可调节设定点的压差开关。
结论
综上所述，模块式风冷热泵机组各模块相对独立，但是又相互兼容，任何模块发生异常都不会对其他模块造成影响。经过上文分析可得，模块式风冷热泵机组的总体框架并不是很复杂，主要从两个层面上进行设计，但是需要重点关注其中各个小部件、水管的连接以及水流量检测系统的设计，确保机组能够正常工作。
参考文献
[1]陈燕琴,戴文献.某办公楼模块式风冷热泵机组方案与多联变频空调系统方案比较[J].福建建设科技,2017(06):72-74.
[2]刘蓓.万隆城模块式风冷热泵机组的设计应用[J].住宅与房地产,2017(15):160.
论文作者:庞广胜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
标签：机组论文; 模块论文; 水管论文; 水流论文; 热泵论文; 过程中论文; 流量论文; 《电力设备》2018年第19期论文;