理论教育 空气源热泵的问题及优化方案分析

空气源热泵的问题及优化方案分析

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:例如,定频单级空气源热泵型空调器在室外环境温度为-15℃时的制热量仅为额定制热量的40%~50%。因此,普通空气源热泵型空调器在室外低环境温度下制热时,一般需要增加电辅热以弥补热泵制热量的不足。2)热泵的COP随室外环境温度降低而下降,运行经济性降低。4)蒸发器结霜导致热泵的制热量衰减和COP下降,采用逆循环除霜方法时空气源热泵在除霜期间不再向室内供热,室内温度下降。

空气源热泵的问题及优化方案分析

我国地域辽阔,气候差异大,依据GB 50178—1993《建筑气候区划标准》,中国建筑气候区划分为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。

由于小型空气源热泵具有效率高、安装使用方便、成本低和对环境影响小等多种优点,近年来的应用越来越广泛。并且随着压缩机及热泵技术的发展,空气源热泵的低温制热性能和低温可靠性得到不断提升,应用的地域已从夏热冬冷的长江流域扩展到寒冷的黄河流域,还有进一步向严寒地区拓展的趋势。

空气参数(温度、湿度)随地域、季节和昼夜的不同而变化,而空气参数对空气源热泵的制热量和制热性能系数(Coefficient of Performance,COP)影响显著。普通空气源热泵在室外环境温度相对较高时制热运行,经济性、可靠性良好;但在室外环境温度相对较低时,特别是在寒冷和严寒地区,冬季制热运行会遇到诸多问题,主要分为以下几个方面:

1)随室外环境温度降低,热泵制热量衰减(原因见后文分析),无法满足房间热负荷增加的需求,存在热量供需矛盾问题。

例如,定频单级空气源热泵型空调器在室外环境温度为-15℃时的制热量仅为额定制热量的40%~50%。因此,普通空气源热泵型空调器在室外低环境温度下制热时,一般需要增加电辅热以弥补热泵制热量的不足。

2)热泵的COP随室外环境温度降低而下降,运行经济性降低。(www.daowen.com)

3)当维持冷凝温度不变时(如在空气源热泵(冷水)机组和空气源热泵热水器中),压缩机排气温度随室外环境温度降低而升高;当冷凝温度较高时(如在空气源热泵热水器中)排气温度将超出压缩机正常工作范围,从而导致压缩机过热,系统无法正常工作,严重时还可能导致电机烧毁。

4)蒸发器结霜导致热泵的制热量衰减和COP下降,采用逆循环除霜方法时空气源热泵在除霜期间不再向室内供热,室内温度下降。

5)随着室外环境温度的降低,空气源热泵低压侧管路内的润滑油与制冷剂互溶性变差且润滑油粘度增大,导致回油困难,大量的润滑油积存在低压侧管路等部件内,容易造成压缩机缺油而损坏。长时间停机时,由于制冷剂迁移,大量的液态制冷剂进入压缩机,稀释润滑油,容易造成压缩机起动时润滑不良,并且起动时压缩机内部的制冷剂沸腾将润滑油带出会造成压缩机缺油。另外,在除霜过程中,液态制冷剂回到压缩机内,除霜结束恢复制热时,制冷剂沸腾也会将润滑油带出压缩机。低温环境下长时间停机后起动以及除霜结束恢复制热这两个时段容易发生压缩机损坏现象。

6)空气源热泵系统在室外低环境温度下工作时,易发生蒸发器中制冷剂蒸发不完全,即部分液态制冷剂进入压缩机的现象,导致过度湿压缩(润滑油被严重稀释)甚至液击,加速压缩机运转零部件的磨损甚至损坏。

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