1 选题背景

改革开放３０年，我国经济的发展凭借着１０％的年经济增长率已近跃居世界第三大经济国和第二大能源消费国。我国目前有超过１３亿的人口，占全球人口的１/５，是美国和西欧人口总数的近两倍。每年平均有１８００万人口从农村涌入城市。中国的住宅建筑面积是美国的两倍甚至更多，而每年新增的发电量则高于英国全年的发电总量。根据预测，未来１５~２０年内我国的城市化进程将持续增长，由此将引发建筑面积翻番，超过２００座城市的平均人口达到１００万以上。如何提高能源使用效率是我国环境政策的重要目标之一，在“十一五”期间楼房的建筑节能将占国家节能项目的４０％.

2 研究意义

风冷压缩时空调器由于技术成熟、价格低廉、应用简单而且便于小型用户和分户计量用户使用。同时由于其应用的季节性强，因而备受人们关注。空调节能也是每年仅次于温室气体排放的第二大民众关心的问题。目前在制冷原理方面短时间内没有能像风冷压缩式制冷这样成熟、低廉的制冷方式一样普及，那么合理的应用或者合理的从能量和原理方面的优化组合应用则是暖通专业从设备到原理方面实现专业主动节能的一种思路。专业主动节能的思路区别于控制节能以及变频节能，旨在从设备本身的合理优化利用来实现节能效果，在做好专业主动节能的前提下与各种控制节能措施相互配合将能产生更好的节能效果。

本文将以上述思路为指导从传统的风冷压缩单元和热泵机单元的组合入手，以夏季工况下的热水需求与制冷需求为思路进行探讨。期望能为建立舒适品质的前提下实现以能源综合合理应用为基础的节能，能为缓解城市“热岛效应”和“热污染”方面做做出贡献。

3 传统风冷压缩式机组的节能方式分析

３．１ 增大压缩机的工作压力

（1）技术方面：增加技术难度，由于需要提高压缩机的工作压力势必直接导致冷凝器、蒸发器、系统管路都要提高压力等级。

（2）经济方面：由于设备压力等级提高必然会使成本提高，近来有色金属特别是空调主要材料钢铁和铜价格不断上涨。相比提高的工作效率而使造价提高并不可取。当然这也是市场上缺少高压力风冷机的一个主要原因。

３．２ 增大“两器”（蒸发器、冷凝器）的换热面积及提高换热效率

（1）技术方面：增大换热面积是提高效率的可行手段，但是换热面积并不能无限制的增大，不同功率的设备换热面积也是有限制的，同时由于兼顾美观等原因无论是室内的蒸发器还是室外的冷凝器都不宜做的过大；提高换热效率的研究在暖通领域一直以来就是研究的焦点，但是目前仍没有十分有效的技术诞生。

（2）经济方面：增大换热面积和采用新型的换热技术势必增加成本，然而对于单一功能的设备在增大投入换取效率的小幅度提高的同时还更应该为客户着想。

３．３　增大“两器”（蒸发器、冷凝器）风量

（1）技术方面：增加“两器”风量，技术方面可行，换更大的风扇就可以，但是随之而来的是噪声、振动的加大，考虑到此类空调多是舒适性空调因此笔者认为这个方法要慎重选择。

（2）经济方面：增大“两器”风量，必然引起风机能耗加大。考虑到风机风量加大所产生的噪声和振动，势必要在减噪和减震上有一定投入。

４ 空气源热泵热水模块＋空气源压缩制冷模块机（模式一）

笔者设想了两个工作模式的热泵热水＋风冷制冷单元的风冷空调机，模式一如图1所示。

在图１的工作模式下夏季室外较高温度的空气１，首先经过空气源热泵热水模块，在空气源热泵热水模块中空气中的部分热量转移到水中使自身温度降低形成空气２，从空气源热泵热水模块出来的温度降低的空气２进入压缩制冷模块在压缩制冷模块中与冷凝器进行热交换温度升高在３排出。整个流程中空气中的一部分热量加热了水，此过程中产生热水的效率远远比电发热效率要高（热泵原理不再赘述），尤其是夏季我们开空调制冷时室外温度一般都较高，此时热泵热水的效率更高。经过空气源热泵热水模块的空气温度已经降低，此时较低温度的空气２冷却压缩制冷模块的冷凝器，经过压缩制冷模块的空气３回到室外空气中，整个过程中让室外空气先经过热泵热水模块再经过压缩制冷模块的目的就是为了更加高效地提高制冷效率，同时能够得到热水，夏季热泵热水出水温度一般约为５０℃满足盥洗沐浴需要而且更加高效节能。

这个流程中的思路是通过热泵技术提高热水的效率，提高了风冷的效率，实现了电能的合理高效的利用。

5 空气源热泵热水模块＋空气源压缩制冷模块机（模式二）

在图２的工作模式下夏季室外空气１首先经过空气源压缩制冷模块，在与风冷机冷凝器发生热交换后２温度升高，温度升高后的空气进入空气源热泵热水模块，由于经过与空气源压缩制冷模块后的空气温度远高于室外空气温度，２进入热泵热水模块后热泵热水的效率会明显有所提高。

这个流程中的思路是通过利用压缩制冷后冷凝器排出的较高温度的热空气，提高了热泵制取热水的效率，实现了电能合理高效的利用。

6 夏季工况下基于室内空气为热源的热泵热水器

这个流程的思路是夏季工况下利用室内空气为热源制取热水，即制取热水的同时降低了室内空气的温度，做到了能量的合理利用。甚至空调房间热负荷较小或面积较小的情况下为了产生足够的热水会采取开 窗通风的情况，这样一方面降低了室内的温度，另一方面减少了电热水的能源浪费，更为重要的是解决了夏季房间新风问题，提高了室内空气品质。

在图３工作模式下２室内换热模块（即蒸发器）收集的室内热负荷由３热泵储水换热模块用于加热水，一方面有效地利用了夏季自来水温度较低的自然冷源，另一方面防止了夏季自来水管的结露现象，而更为重要的是为夏季沐浴提供了热水。当３热泵储水换热模块中热水满足需要时，再切换到１室外风冷压缩模块进行常规的工作模式。

7 结束语

通过上述分析，依靠传统的风冷压缩式空调器的运行原理，合理地对蒸发器、冷凝器进行模块化设计，既可获得生活热水，又可为房间制冷，在能源综合利用方面有一定的应用优势，在缓解城市“热岛效应”和“热污染”方面也有一定积极作用。