-20℃溫空氣源熱泵機組能否穩定運行？來看數據帝測試分析
空氣源熱泵機組可從大氣環境中吸取低品位能量，轉化為高品位能量，用于供熱取暖，與燃氣或燃煤鍋爐供熱取暖相比，能源利用效率高，環境污染小。同時，空氣源熱泵機組由于安裝簡便、靈活，環境適應性強，對使用地區基本不會產生污染，非常適用于沒有集中供暖的廣大冬季寒冷地區。
普通型熱泵有什么局限？
但普通空氣源熱泵型機組由于受到壓縮機運行范圍、運行特性和要求的限制，實際上僅能運行于不低于-10℃的環境。在室外環境溫度低于-10℃的情況下，機組的制熱能力和效率下降明顯，而且在低溫環境下，熱泵系統還會出現回液、排氣溫度高、超范圍運行等問題，因此對于長江以北及廣大的北方地區，其適應性下降。
普通單級壓縮空氣源熱泵機組在低溫環境下的熱量衰減嚴重的主要原因是：在室外溫度低（低于-10℃）的情況下，制冷劑蒸氣壓力下降，制冷劑質量流量下降，導致在壓縮機體積排氣量不變的情況下，用于制熱的制冷劑的質量流量非常低，機組的制熱效果下降，制熱量衰減嚴重，而此時又是制熱量需求大的時候，因此此時普通空氣源熱泵機組不適用。
什么是低溫型熱泵？
為了提升低溫環境下的制熱效果，增大空氣源熱泵機組的適用地域范圍，可采用帶經濟器的低溫空氣源熱泵技術，其工作原理如圖1所示。此項技術主要是在壓縮機的壓縮中間段增加補氣口，也就是傳統的經濟器接口。經濟器流路是在液管（點1）處分出一路制冷劑液體（支路），通過膨脹閥節流后，由點4進入經濟器蒸發，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冷度，提升系統冷量（從環境吸收的熱量）。
支路制冷劑液體在經濟器內蒸發后，進入壓縮機的經濟器接口（點6）。由于經濟器回路的制冷劑蒸氣壓力和密度相對壓縮機吸氣壓力（點7）高，制冷劑質量流量相對較大，因此可以增大室內換熱器流通和換熱的制冷劑質量流量，從而大幅度提升空調機的制熱量和能效比。圖2所示為可實現中間補氣功能的渦旋式壓縮機，設計有中間補氣接口。
圖２ 帶中間補氣的渦旋式壓縮機
低溫型空氣能性能如何？
為了對低溫空氣源熱泵機組與普通空氣源熱泵機組的實際應用效果進行對比，測試機組工況環境由焓差法試驗臺（配有工況機、電加熱器和加濕器）模擬，按照GB/T17758-2010《單元式空氣調節機》中的測試方法（見圖3）進行測試。在試驗中，制冷量和制熱量是通過測定機組進、出口空氣的干、濕球溫度和流量確定（進出風焓差乘空氣流量）。
采用28KW左右（制冷量）的普通機組和低溫機組進行對比測試，2臺樣機的換熱器、風機及風量、膨脹閥容量相同，普通機組采用普通壓縮機，不帶經濟器；低溫機組采用比普通機組用壓縮機排量小一號的中間補氣壓縮機，并增加經濟器，分別測試2臺機的制冷量和制熱量，并進行對比分析。
1）名義制冷工況測試結果
表１普通機組和低溫機組名義制冷工況測試結果
從表1可以看出，在名義制冷工況下，低溫機組的制冷量為普通機組的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，主要是壓縮機相對小一號，整機功率有所下降，但是由于其排量相當，制冷量處于相當狀態。
2）名義制熱工況測試結果
從表2可以看出，在名義制熱情況下，低溫機組的制熱量為普通機組的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 普通機組和低溫機組名義制熱工況測試結果
3）低溫制熱工況測試結果
從表3可以看出，在低溫環境達到-11℃工況下制熱，低溫機組的制熱量為普通機組的233.10%，輸入功率為111.96%，能效比為209.09%，排氣溫度相對較低，系統低溫運行可靠性提升。
表3 低溫（干/濕球溫度為-11℃/-11.5℃）制熱工況下普通機組和低溫機組測試結果
注：室內干球溫度為20℃。
從表3來看，普通機組的低溫制熱量衰減情況使其不適用于在-10℃以下的環境中運行，而低溫機組不存在這個問題。
4）溫制熱工況測試結果
在溫環境（室外溫度達到-20℃）的制熱試驗中，普通機組已經無法運行，但低溫機組的制熱量仍可達到名義工況下的55%左右，能效比為2.0左右。
哪些地區須采用低溫型？
從表4可以看出，在華南、西南、華東和華中的部分地區，冬季空氣調節溫度大部分均在-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組。
在東北、西北和華北的部分低溫地區，冬季室外溫度均低于-20℃，這部分地區宜采用燃氣或燃煤鍋爐集中供暖方式。
在華中、華東、華北、西北的部分地區，冬季室外溫度均在-15℃以上，日平均氣溫也在-20℃以上，無法采用普通機組供暖，雖然部分地區的城鎮已有集中供暖，但集中供暖缺乏靈活性；在黃河以南的中部地區，冬季取暖多依靠煤炭，供熱效率低且易發生煤氣中毒事故；而且長江沿線十余省，冬季基本上無集中供暖，電暖器等局部取暖設施不能滿足整個居室的供暖需要，且耗電量較高。普通機組在氣溫環境中運行不可靠且制熱量衰減嚴重，而低溫機組則具有較好的適應性。
低溫型熱泵的優點
低溫機組與普通機組相比具有以下優點：
在名義制冷和制熱工況下，低溫機組的冷熱量和能效比普通機組有所提升。
在-10~-15℃的環境中，普通機組基本無法正常工作，可靠性低，制熱量衰減嚴重。低溫機組不但能夠穩定制熱運行，且排氣溫度相對較低，運行可靠。
低溫機組在-15~-20℃溫環境中仍可正常穩定運行，能效比在2.0左右。
本文源自中國空氣能網
相關資訊
同類文章排行
- 防水材料選擇的淺析
- 要裝地暖，地板不會選？看看這幾點
- 怎樣讓空氣能熱水器提率和延長使用年限
- 空氣能無水地暖系統原理綜合分析
- 談談空氣能熱水器的優點及選購指南
- 空氣能熱水器冬季的保養方法
- 當空氣源熱泵遇上散熱片，配多少片才合適？快來看科學計算
- 空氣源熱泵供暖系統中水泵能耗不容忽視
- 空氣能熱水器應該安裝在哪兒?
- 空氣能熱水器：合理的安裝流程不容忽視
最新資訊文章
您的瀏覽歷史
