1 引言 热泵系统主要由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，其主要采用逆卡诺循环。空气能热泵机组工作时，通过风机将空气吸入机组内部，经过换热器后空气中的低温热量被换热器吸收，并转移到保温水箱中，给水加热；失去热量的空气温度降低，变成冷空气从风机吹出来。 涂装车间喷漆室是能耗最大的设备，占车间总能耗40%左右，其中空调能耗又占喷漆室的40%以上，因而对循环风空调如何降低能耗可成为节能减排的研究对象。 以采用湿式喷漆室，循环风送风方式为例，采用空气源热泵系统对空气进行热湿处理，以达到工艺所需求的温湿度。 2 工程问题分析 2.1 基本要求 以某汽车涂装车间空调为例，其循环风空调风量为73500m3/h，喷漆室送风温湿度要求为25℃，75%RH。循环风经文丘里后，空调进风口相对湿度近似为90%。循环风空调先表冷（除去空气中多余水分）再加热升温，达到目标要求25℃，75%RH。 2.2 工艺处理 文丘里近似为等焓加湿过程，经表冷，冷凝到100%，在表冷（过冷），在二次加热除湿到目标点。见图1。 图1 实现过程为A～ B等焓加湿；B～C表冷除湿（绝对湿度不变，相对湿度升高至 100%）；C～D继续除湿；（绝对湿度减少，相对湿度不变100%）；D～A二次加热（图2）。 图2 2.3 冷热量计算 制冷量：B～C过程；C～ D过程 GL=Q×ρ×Δi 冷（kJ/h）； Q—喷漆风量（m3/h）； ρ—空气密度（kg/m3）； Δi—焓差（kJ/kg）； GL=73500×1.2×（63.18-58.27）=4.33×105KJ/h 二次除湿加热量：D～ A过程 GR=Q×ρ×Δi 热（kJ/h）； Q—喷漆风量（m3/h）； ρ—空气密度（kg/m3）； Δi—焓差（kJ/kg）； GR=73500×1.2×（63.18-58.27）=4.33×105KJ/h 综上所述，QL=QR 2.3.1 湿式喷漆室循环风空调一般结构见图3： 图3 2.3.2 主要功能段为：进风段、初校段、中校段、高校段、表冷段、加热段、风机段、消音段、出风段。表冷段除湿（冷冻水），加热段升温（热水、二次加热），需要两种能源； 2.3.3 若采用空气源热泵，仅需考虑电能。压缩机做功，介质在经过冷凝器后放热，该部分可作为循环风的加热段，介质经过蒸发器后为吸热对外降温过程（除湿），该部分可作为循环风空调的表冷段。 小结：故对仅有电能或其它因素制约情况下，空气源热泵可考虑作为循环风空调除湿、加热的一种有效途径。 2.4 不同空气处理机组的系统原理图 2.4.1 采用空气源热泵（制冷剂系统）进行空气处理，系统原理图4 图4 图5 图6 2.4 不同空气处理机组的系统原理图 2.4.1 采用空气源热泵（制冷剂系统）进行空气处理，系统原理图4 2.4.2 采用水冷冷热水机组进行空气处理，系统原理图5 2.4.3 采用锅炉、冷冻水进行空气处理，系统原理图6 3 能耗分析 说明： 能源利用系数E=η1η2εh 其中，η1——发电效率 η2——输电效率 εh——性能系数 平均性能系数COP 其计算公式为：COP=Q0/Ne=Q0/N0·ηs=ε0·ηs。 Q0：制冷系统需要的制冷量( 制热量) N0：制冷压缩机的理论功率 Ne：轴功率 ε0：是理论制冷系数( 制热系数) ηs：是总效率( 绝热效率) 4 社会效益 热泵是一种能使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置。可以把某些不能直接利用的低温热能变为有用的热能，进而提高热能利用率，节约成本。 应用热泵技术一方面可以减少CO2的排放量，一方面限期停用CFC工质。产生温室效应的主要气体是：CO2、CH4、N2O和HFC，分析和调查表明热泵技术的应用对降低温室效应起了积极作用。见图7。 冷冻水系统节约电量59KW，比热泵冷热水系统节约21KW。由于涂装车间是常年需要恒温恒湿，故按照每天运行20 小时，每个月运行22 天，每年运行300 天计算，则每年节约的电量为 6 结论 空气源热泵制冷剂系统在汽车涂装循环风空调中应用，不仅为国家降低CO2排放量，而且为企业提高了能源利用效率，节约了运行费用。热泵系统在众多领域广泛应用，如冷冻行业、医药制造业、中科院所、汽车制造业等。
