风冷热泵机组的三维设计

0 引言

    风冷热泵机组是目前市场上常见的大型中央空调设备之一，广泛应用于宾馆、商场、办公楼、展览馆、机场、体育馆等公共设施的舒适性中央空调系统，并能满足电子、制药、生物、轻纺、化工、冶金、电力、机械等行业的工艺性空调系统的不同使用要求，三维软件以它形象生动的交互介面，高度参数化的设计理念，智能化的分析能力，摆脱了以往二维设计的枯燥、实体感和空间感不强的缺点，为高效高质开发提供了可能性，现以40冷吨（约合140kW）单系统直膨式风冷热泵机组为例，详细说明整个设计过程（冷媒为R22）。

1 设计过程

    1.1 总体设计说明

    首先确定设计工况与总体技术参数，机组的设计工况见表1。

表1 机组设计工况及初步设计参数(℃)

    1.2 压缩机的选型计算

    压缩机种类主要有涡旋式、离心式、活塞式、螺杆式，涡旋式压缩机冷量较小，采用螺杆式，目前市场上螺杆机主要厂家有复盛、汉中、莱富康、顿汉布什等厂家，选用汉中压缩机，根据厂家提供的选型软件，由机组冷量选择RC2-180B-H，将表1所确定的设计工况及设计参数代人软件，由软件查得制冷量为135kW，功率为47.3kW，考虑部分能量损失，制冷量按134kW计算，功率为47.3kW，选择见图1。

图1 压缩机性能选择

    1.3 管壳式蒸发器的设计计算

    对于较大机组，蒸发器一般采用壳管式换热器，根据制冷量需要，选择格瑞德220-07155A-1。

    冷凝器包括三部分：冷凝翅片、冷凝风机、钣金框架，考虑到翅片式冷凝器作为制冷时冷凝热负荷值大于制热时的蒸发冷负荷值，所以以下设计计算时以制冷时做冷凝器考虑。

    1)冷凝翅片的设计计算。大部分风冷冷凝器采用铝筋片套内螺纹铜管形式，由于冷凝器所处于室外环境空气洁净度较差，容易积累灰尘，筋片片距不能太小，经过一段时间翅片气流通道将会变窄，造成冷凝风量变小，传热系数变小，使得冷凝温度升高，压机功率增大，机组制冷量变小，为避免出现上述现象，选择片距为2.0，片厚0.115，管排数为4排。

    2)冷凝风机的选型计算，冷凝风机一般都采用轴流式风机，这种风机的特点是风量大，压头小，适合用于风阻小的场合，为方便生产，根据机组结构，初步选4套风机，根据前面所述片距为2.0时，每排管风阻约为20Pa，4排管风阻共80Pa，选用江苏张家港瑞波风机，风机风量计算过程如下，其中温度参数见表2。