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低温空气能热泵原理

发布时间:2017-06-10

导读:热泵作为一种节能技术受到了世界各国的普遍重视,而空气源热泵可从环境大气中吸取丰富的低品位能量,使用方便,安装费用较低,因此空气源热泵成为热泵诸多型式中应用最为广泛的一种。但是,空气源热泵的应用范围受到气候条件的约束。随着室外温度的降低,用户的需热量不断增加。当室外气温很低时,空气源热泵的制热量不能满足用户采暖要求。同时,随着压缩机压力比的增加,其COP急剧下降,排气温度迅速升高,从而导致压缩机不能正常运行甚至损坏。国内外学者针对这样的问题提出了不同的解决方案。本文列出了一些低温空气源热泵的研究成果并做出分析比较。对更好地促进空气源热泵技术的发展具有积极意义。

工作原理

        空气源热泵机组由蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀四大主要部件构成封闭系统,其内充注有适量的工质。机组运行基本原理依据是逆卡循环原理:液态工质首先在蒸发器内吸收空气中的热量而蒸发形成蒸汽(汽化),汽化潜热即为所回收热量,而后经压缩机压缩成高温高压气体,进入冷凝器内冷凝成液态(液化)把吸收的热量发给需要的加热的水中,液态工质经膨胀阀降压膨胀后重新回到膨胀阀内,吸收热量蒸发而完成一个循环,如此往复,不断吸收低温源的热而输出所加热的水中,直接达到预定温度。

 

现状与发展

 

双级低温热泵系统

 

       在室外温度为-30℃,冷凝温度为60℃的工况下,采用专为低温制冷设计的压缩机的单级热泵系统仍然可以稳定运行。这种压缩机主要采用R507、R404为工质,在大压缩比下仍可稳定运行,不会因过热而停机。但是相对其他低温热泵系统来说,它的COP相对较低。同时,由于压缩机专为低蒸发压力工况设计,在较高室外气温下其性能降低。随着室外温度的升高,系统的制热量逐渐增加,但是室内采暖热负荷减小,这使得热泵系统运行时间短,从而降低系统运行效率。单级低温热泵系统可以综合变频技术、并联压缩机或可替换压缩机方式、蓄热系统,但是这样会增加单级系统的投资,从而丢掉了其最大的优点——低廉的安装费用。

 

采变频技术

 

       变频低温空气源热泵在低温环境下工作时通过变频技术来提高系统制热量,但是该方案只解决了低温工况可靠性问题而不能保证其经济性,此时系统COP下降幅度非常大。同时,噪声的增加、高频运行回油问题、电磁兼容问题及变频器价格问题成为该方案推广的障碍。

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