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-20℃溫空氣源熱泵機(jī)組能否穩(wěn)定運(yùn)行？來(lái)看數(shù)據(jù)帝測(cè)試分析

文章出處：責(zé)任編輯：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2016-10-14 09:07【大中小】

空氣源熱泵機(jī)組可從大氣環(huán)境中吸取低品位能量，轉(zhuǎn)化為高品位能量，用于供熱取暖，與燃?xì)饣蛉济哄仩t供熱取暖相比，能源利用效率高，環(huán)境污染小。同時(shí)，空氣源熱泵機(jī)組由于安裝簡(jiǎn)便、靈活，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)使用地區(qū)基本不會(huì)產(chǎn)生污染，非常適用于沒(méi)有集中供暖的廣大冬季寒冷地區(qū)。

普通型熱泵有什么局限？

但普通空氣源熱泵型機(jī)組由于受到壓縮機(jī)運(yùn)行范圍、運(yùn)行特性和要求的限制，實(shí)際上僅能運(yùn)行于不低于-10℃的環(huán)境。在室外環(huán)境溫度低于-10℃的情況下，機(jī)組的制熱能力和效率下降明顯，而且在低溫環(huán)境下，熱泵系統(tǒng)還會(huì)出現(xiàn)回液、排氣溫度高、超范圍運(yùn)行等問(wèn)題，因此對(duì)于長(zhǎng)江以北及廣大的北方地區(qū)，其適應(yīng)性下降。

普通單級(jí)壓縮空氣源熱泵機(jī)組在低溫環(huán)境下的熱量衰減嚴(yán)重的主要原因是：在室外溫度低（低于-10℃）的情況下，制冷劑蒸氣壓力下降，制冷劑質(zhì)量流量下降，導(dǎo)致在壓縮機(jī)體積排氣量不變的情況下，用于制熱的制冷劑的質(zhì)量流量非常低，機(jī)組的制熱效果下降，制熱量衰減嚴(yán)重，而此時(shí)又是制熱量需求大的時(shí)候，因此此時(shí)普通空氣源熱泵機(jī)組不適用。

什么是低溫型熱泵？

為了提升低溫環(huán)境下的制熱效果，增大空氣源熱泵機(jī)組的適用地域范圍，可采用帶經(jīng)濟(jì)器的低溫空氣源熱泵技術(shù)，其工作原理如圖1所示。此項(xiàng)技術(shù)主要是在壓縮機(jī)的壓縮中間段增加補(bǔ)氣口，也就是傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)器接口。經(jīng)濟(jì)器流路是在液管（點(diǎn)1）處分出一路制冷劑液體（支路），通過(guò)膨脹閥節(jié)流后，由點(diǎn)4進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器蒸發(fā)，吸收另一路制冷劑液體（主路）的熱量，增大主路制冷劑液體的過(guò)冷度，提升系統(tǒng)冷量（從環(huán)境吸收的熱量）。

支路制冷劑液體在經(jīng)濟(jì)器內(nèi)蒸發(fā)后，進(jìn)入壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)器接口（點(diǎn)6）。由于經(jīng)濟(jì)器回路的制冷劑蒸氣壓力和密度相對(duì)壓縮機(jī)吸氣壓力（點(diǎn)7）高，制冷劑質(zhì)量流量相對(duì)較大，因此可以增大室內(nèi)換熱器流通和換熱的制冷劑質(zhì)量流量，從而大幅度提升空調(diào)機(jī)的制熱量和能效比。圖2所示為可實(shí)現(xiàn)中間補(bǔ)氣功能的渦旋式壓縮機(jī)，設(shè)計(jì)有中間補(bǔ)氣接口。

圖２帶中間補(bǔ)氣的渦旋式壓縮機(jī)

低溫型空氣能性能如何？

為了對(duì)低溫空氣源熱泵機(jī)組與普通空氣源熱泵機(jī)組的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行對(duì)比，測(cè)試機(jī)組工況環(huán)境由焓差法試驗(yàn)臺(tái)（配有工況機(jī)、電加熱器和加濕器）模擬，按照GB/T17758-2010《單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)》中的測(cè)試方法（見(jiàn)圖3）進(jìn)行測(cè)試。在試驗(yàn)中，制冷量和制熱量是通過(guò)測(cè)定機(jī)組進(jìn)、出口空氣的干、濕球溫度和流量確定（進(jìn)出風(fēng)焓差乘空氣流量）。

采用28KW左右（制冷量）的普通機(jī)組和低溫機(jī)組進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，2臺(tái)樣機(jī)的換熱器、風(fēng)機(jī)及風(fēng)量、膨脹閥容量相同，普通機(jī)組采用普通壓縮機(jī)，不帶經(jīng)濟(jì)器；低溫機(jī)組采用比普通機(jī)組用壓縮機(jī)排量小一號(hào)的中間補(bǔ)氣壓縮機(jī)，并增加經(jīng)濟(jì)器，分別測(cè)試2臺(tái)機(jī)的制冷量和制熱量，并進(jìn)行對(duì)比分析。

1）名義制冷工況測(cè)試結(jié)果

表１普通機(jī)組和低溫機(jī)組名義制冷工況測(cè)試結(jié)果

從表1可以看出，在名義制冷工況下，低溫機(jī)組的制冷量為普通機(jī)組的107.25%，輸入功率為92.78%，能效比為115.81%，制冷量和能效比均有小幅提升，主要是壓縮機(jī)相對(duì)小一號(hào)，整機(jī)功率有所下降，但是由于其排量相當(dāng)，制冷量處于相當(dāng)狀態(tài)。

2）名義制熱工況測(cè)試結(jié)果

從表2可以看出，在名義制熱情況下，低溫機(jī)組的制熱量為普通機(jī)組的102.66%，輸入功率為99.06%，能效比為103.6%，制熱量和能效比均有小幅提升。

表2 普通機(jī)組和低溫機(jī)組名義制熱工況測(cè)試結(jié)果

3）低溫制熱工況測(cè)試結(jié)果

從表3可以看出，在低溫環(huán)境達(dá)到-11℃工況下制熱，低溫機(jī)組的制熱量為普通機(jī)組的233.10%，輸入功率為111.96%，能效比為209.09%，排氣溫度相對(duì)較低，系統(tǒng)低溫運(yùn)行可靠性提升。

表3 低溫（干/濕球溫度為-11℃/-11.5℃）制熱工況下普通機(jī)組和低溫機(jī)組測(cè)試結(jié)果

注：室內(nèi)干球溫度為20℃。

從表3來(lái)看，普通機(jī)組的低溫制熱量衰減情況使其不適用于在-10℃以下的環(huán)境中運(yùn)行，而低溫機(jī)組不存在這個(gè)問(wèn)題。

4）溫制熱工況測(cè)試結(jié)果

在溫環(huán)境（室外溫度達(dá)到-20℃）的制熱試驗(yàn)中，普通機(jī)組已經(jīng)無(wú)法運(yùn)行，但低溫機(jī)組的制熱量仍可達(dá)到名義工況下的55%左右，能效比為2.0左右。

哪些地區(qū)須采用低溫型？

從表4可以看出，在華南、西南、華東和華中的部分地區(qū)，冬季空氣調(diào)節(jié)溫度大部分均在-7℃以上，日平均氣溫也在-10℃以上，可采用普通渦旋式空氣源熱泵機(jī)組。

在東北、西北和華北的部分低溫地區(qū)，冬季室外溫度均低于-20℃，這部分地區(qū)宜采用燃?xì)饣蛉济哄仩t集中供暖方式。

在華中、華東、華北、西北的部分地區(qū)，冬季室外溫度均在-15℃以上，日平均氣溫也在-20℃以上，無(wú)法采用普通機(jī)組供暖，雖然部分地區(qū)的城鎮(zhèn)已有集中供暖，但集中供暖缺乏靈活性；在黃河以南的中部地區(qū)，冬季取暖多依靠煤炭，供熱效率低且易發(fā)生煤氣中毒事故；而且長(zhǎng)江沿線(xiàn)十余省，冬季基本上無(wú)集中供暖，電暖器等局部取暖設(shè)施不能滿(mǎn)足整個(gè)居室的供暖需要，且耗電量較高。普通機(jī)組在氣溫環(huán)境中運(yùn)行不可靠且制熱量衰減嚴(yán)重，而低溫機(jī)組則具有較好的適應(yīng)性。

低溫型熱泵的優(yōu)點(diǎn)

低溫機(jī)組與普通機(jī)組相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

在名義制冷和制熱工況下，低溫機(jī)組的冷熱量和能效比普通機(jī)組有所提升。

在-10~-15℃的環(huán)境中，普通機(jī)組基本無(wú)法正常工作，可靠性低，制熱量衰減嚴(yán)重。低溫機(jī)組不但能夠穩(wěn)定制熱運(yùn)行，且排氣溫度相對(duì)較低，運(yùn)行可靠。

低溫機(jī)組在-15~-20℃溫環(huán)境中仍可正常穩(wěn)定運(yùn)行，能效比在2.0左右。

本文源自中國(guó)空氣能網(wǎng)

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