基金项目：国家重点基础研究发展规划项目资助（NO.G2000026309）1刖目风冷热泵冷热水机组是一种既能供冷水，又能供热水的空调装置。由于机组以空气为冷源或热源，省去了一套复杂的冷却水系统和锅炉加热系统，因而安置使用方便，在世界各地有着广泛的应用。因此，快速而又经济地开发出高性能产品具有重要的现实意义。

　　风冷热泵冷热水机组在运行中通常表现为动态特性。通过实验手段获得机组的动态特性，不仅时间长，而旦耗资大。若建立起动态仿真模型，再用有限的实验数据对模型进行校准，则该模型能在很大程度上取代实验。设计者可利用校准后的模型，任意修改设计参数和运行工况，并进行仿真，从而选择出合理的设计方案。目前已有部分动态仿真模型开发出来。它们主要以小型装置为对象，以仿真的理少见到w.在此背景下，本文建立了关于这种机组动态过程仿真模型。并通过实验验证了该模型。

　　2模型建立机组通过四通换向阀切换制冷与制热工况。两种工况的物理过程均可用表示。其中，制冷工况下，冷凝器为空气侧换热器，蒸发器为水侧换热器。

　　制热工况下，冷凝器为水侧换热器，蒸发器为空气侧换热器。图中的虚线代表了制冷剂在流经四通换向阀时，高压侧制冷剂向低压侧的内部泄露过程。

　　2.1高、低压段从压缩机出口到膨胀阀的进口为系统的篼压段，而从膨胀阀的出口到压缩机的进口为低压段。系统的动态特性主要表现在这两个热工环节。这两个热工环节有着许多共同的特征。因此，将它们的模型放在一起叙述。

　　这里作以下简化：（a）忽略制冷剂在换热器中的压降；（b）忽略环境对壳管式换热器水侧的漏热以及连接管路间的热交换；（c）忽略连接管路、储液器、以及气液分离器的金属热容。

　　分，而方程（9）采用隐式差分。

　　2.2压缩机忽略压缩机的热容变化。对于螺杆式压缩机，其指示功和出口焓为（13），脚标sep，com分别表示气液分离器和压缩机。K和分别为压缩机完成内压缩时的压力和比容，Pi=pe￡，Vi=Uut，Sep/￡vM为压缩过程的多变指数。~为内压缩容积比。

　　数。由于一部分制冷剂液体需要用来冷却压缩机内腔，从而引起用与制冷或制热的有效制冷剂流量的减少。这一影响用系数来修正。压缩机的容积效率由下式计算v=0.925-0.009pc/pe（15）2.3热力膨胀阀感温包中制冷剂的温度对于蒸发器出口制冷剂温度的响应忽略膨胀阀阀体的热容变化影响，制冷剂流过膨胀阀的过程可视为等焓过程，而通过阀的流量按下式计算M阀的特性常数cval可根据阀制造商所提供的额定工况推算。APst为静态压力，它取决于静态过热度2.4四通换向阀制冷剂在四通换向阀中，从篼压侧向低压侧的泄漏量41为其中泄漏系数G可根据制造商提供的设计工况下的泄漏量推算。

　　2.5系统仿真算法对于给定时间步长，按“预测-校正方法”计算当前时刻系统的状态。具体步骤为：（1）以上一时刻高、低压段的入口参数作为当前时刻高、低压段的入口参数。对高、低压段作预测计算；（2）按压缩机、膨胀阀、四通换向阀、高压段、低压段次序作校正计算。时间步长按“自适应算法确定。

　　3模型验证对某型号的风冷热泵冷热水机组进行了仿真。

　　除结构参数外，通过实验所测量的环境温度、进水温度、以及水量作为仿真的输入参数。此外，空气侧换热器的风量由风机的制造商提供，并作为仿真的输入参数。

　　75、100四级负荷调节功能。在制冷和制热工况下，压缩机都按这四级负荷逐级加载启动，级间延时60s.5给出了机组从压缩机启动那一刻起的仿真和实验结果。

　　制冷工况下冷凝压力与蒸发压力（表压）的变化制冷量与电功率的变化时间/S制热工况下冷凝压力与蒸发压力（表压）的变化总的来说，仿真结果同测试值能够很好地吻合，仿真模型能够描述机组运行中表现出的基本特征。在80以上的仿真时间内，制冷量、制热量、以及输入电功率的仿真值与测试值相对误差低于10. 4结论与展望针对风冷热泵冷热水机组建立了动态仿真模型。仿真结果与实验数据吻合较好，可满足工程设计需要。仿真模型的输入参数中大多数为设计人员所熟知，只有制冷剂的初始分布、热力膨胀阀的时间常数、热力膨胀阀的静态过热度这三个参数难以给定。但本文的研究表明，这三个参数对于仿真结果以及机组实际性能影响很小，因而可在仿真模型中近似按常数给定。因此，本文的仿真模型可方便地为普通设计人员所使用。

　　在今后的研究中，还需要对机组在压缩机加载制热量与电功率的变化过程中的输入电功率计算做进一步改进。