小型风冷热泵冷（热）水、空调系统蓄能管的研究与应用

　　本文中叙述的小型风冷热泵冷（热）水空调机组，指制冷量在7～40kw制热量在7.5～42kw范围内的小型空调户用机；空调机组标准进、出水温度制冷：12～7℃，制热：40～45℃。空调系统设计的同时使用率范围在60～100%之间。主要以小型水系统空调运行的稳定性和舒适性出发，对系统的水容量进行分析，说明一般情况下水系统蓄能管选择容量的参考范围。笔者在分析时，过于主观性或范围局限性，请读者见谅。

　　对于户式中央空调系统来说，要解决系统温度波动问题，获得良好的热稳定度（也称热惯性），首先应尽量准确地确定空调负荷，并选用装机容量相匹配的主机；其次，系统的水容量越大，系统蓄冷量越大，则系统的热稳定性越好，反之，系统的热稳定性越差。因此，水系统设计时，应校核计算系统水容量是否满足系统热稳定性要求，当系统实际水容量不能满足要求时，应采取加大系统水量的措施。当然，系统水容量也不是越大越好，水容量过大，其热稳定性毫无置疑是良好的，但是，较长时间停机后，再开机时将会延长空调预冷或预热的时间。

　　综合室内环境的舒适度、主机的使用寿命、空调系统造价和工程实施的可能性等因素，对户式中央空调系统热稳定性要求如下：

　　a）夏季运行时，主机停机10min时，要求供水温度升高不大于5℃。

　　b）冬季运行时，主机除霜时间为3min时，要求系统供水温度降低不大于3℃。

　　根据热平衡方程和热稳定性要求，可按下式分别计算冬、夏季空调系统对水容量的最小要求：

　　G=Qt/(3.6×Ｃp△t)

　　式中：G-为系统的最小水容量，kg；

　　Q-末端设备的供冷或供热量，kw；

　　t-热稳定性时间要求，夏季取10×60s，冬季取3×60s；

　　Ｃp-水的定压比热，4.187kj/(kg.℃)

　　△t-水的温度波动要求值，夏季t=5℃，冬季t=3℃。

　　冬、夏季系统水容量的计算结果中，数值最大的即为空调系统对水容量的最小要求。

　　户式水系统中央空调的设计对于室内管路部分，考虑安装条件和层高限制等（户用空调面临的安装条件是：层高矮，吊顶空间小，梁上开孔受限，同一空间存在多种系统），一般管路遵从距离短、异程、管径小的原则，后果是加剧了整个系统的水容量减少。造成空调主机频繁的启动和停机，系统水温变化大，室内空调出风温度不稳定，空调整体的舒适性下降。而且压缩机的寿命也急剧减少，空调系统故障率明显提高。成为一个不合格的中央空调系统，给以后的使用造成很大程度的影响。系统管路一旦安装完毕，装修封顶，更改的风险性和经济性都较大。

　　为了解决此类现象的发生或弥补当初设计的不足，通常在设计时系统中添加储能罐或增大管路系统管径。添加储能罐的方式，要求储能罐要有一定的安置空间，相对于整个系统感觉突出，和周围环境不容易协调，很多用户不乐意添置。采用增大管径的方式，户用管道考虑安装和成本的原因也很难实现。

　　在研究和比较之后，选择了如图1的解决方式，取得了比较好的结果。将蓄能管以立管的形式安装在外墙上，即作为系统立管使用，又扩大了系统的水容量，从而满足设计需要。具体实施非常简单可行，在设计完室内部分管路后，计算出室内管路的水容量和设备水容量，得到系统需要增加的水容量，来选择合适的蓄能管，可以根据实际安装条件，来决定蓄能管管径和长度，以及系统采用单蓄能管还是双蓄能管。

　　蓄能管的结构简单，主要安装和制作时要注意，蓄能管顶端安装自动排气阀，底端安装排水阀，制作的接口要与系统管路接口的方向一致，蓄能管径超过DN100时，要在蓄能管外面焊接安装支点，有利于安装固定。蓄能管保温层采用橡塑保温，厚度要求在30mm以上，并注意做好两端的保温。

　　在房间吊顶区域允许的空间，水平方向安装蓄能管，兼作系统的水平管使用，也是一种好的解决方案（如图2）。安装时要注意蓄能管的接口位置，按照水流方向，进口在蓄能管的上口，出水在蓄能管的下口，避免蓄能管内空气排不尽，或排水排不完。特殊情况应设自动排气阀和排水阀。蓄能管单独吊装固定，自重不可有其它管路承担，一段蓄能管不少两个支吊架。