低温空气源热泵采暖的应用

【前言】低温空气源热泵采暖的应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。二、低温空气源热泵采暖的特点 在冷凝器至压缩机之间并联有补气回路，该补气系统有三个工作压力，除高压、低压外，还有补气回路电子膨胀阀后的压力，通常称之为中间压力或补气压力。涡旋压缩机带有辅助进气口，主、辅回路在过冷器中产生热交换。如果切断辅路上的截止...

摘要：本文对低温空气源热泵采暖的特点进行了说明，对低温空气源热泵的现状与发展进行了分析，最后论文详细阐述了低温空气源热泵采暖应用的主要问题。

关键词：低温空气源；热泵采暖；应用

中图分类号：TU832文献标识码： A

一、前言

工程施工技术是保证工程质量优劣的首要前提，技术的优劣不仅关系到企业的生存发展，而且关系到人民群众根本利益，所以加强低温空气源热泵采暖的应用，可保证施工顺利进行。

二、低温空气源热泵采暖的特点

在冷凝器至压缩机之间并联有补气回路，该补气系统有三个工作压力，除高压、低压外，还有补气回路电子膨胀阀后的压力，通常称之为中间压力或补气压力。涡旋压缩机带有辅助进气口，主、辅回路在过冷器中产生热交换。如果切断辅路上的截止阀，该泵则按传统热泵系统工作；如果打开辅路上的截止阀，该泵则按照补气系统工作，以改善机组低温适应性。这样既不影响空气源热泵在普通工况下工作的性能，又扩大了机组的低温工作范围。

低温空气源热泵可以在-15℃的低温环境中稳定、可靠地运行，具有足够的制热量，能够满足低温环境的采暖需求。中间补气可以增加机组的制热量和功率消耗，但制热量增加的速度大于功耗增加的速度。因此，通过补气可以提高系统的制热性能系数，但随着蒸发温度的升高，通过补气改变性能系数的效果变小。

三、低温空气源热泵的现状与发展

3.1单级低温热泵系统

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可运行。由于压缩机专为低蒸发压力工况设计，在室外高气温下性能降低。随着温度升高，系统制热量增加，但室内采暖热负荷减小，使得热泵系统运行时间短，降低系统运行效率。

3.2带油冷却的单级压缩热泵系统

在压缩过程中使用排气管路中分离出的大量油降低制冷剂温度是另一种降低排气温度的方法。冷却过程发生在冷凝器中，换热后的油回到压缩机油路进口。较低的排气温度使压缩机输入功率减小，同时系统在较低的吸气压力下进行。但油的温度高于蒸发温度，因而增加了系统过热度，增加了压缩机功耗，同时降低了系统COP。总之，如果系统设计合理，在不用增加安装费用的情况下提高系统的运行效率，并且可以在较低室外温度下稳定运行。

3.3带中间冷却器的二级压缩热泵系统

这种系统应用于蒸发温和冷凝温度相差大的工况，并且在室外气温较高时可单独使用一个压缩机，从而减少制热量。通过两级压缩之间对制冷剂的冷却，第二级压缩后的排气温度降低，这使得空气源热泵运行的温度适应性提高。但由于中间冷却器是由循环热水来进行冷却，这样冷却器的温度较高，低压级压缩机的制冷剂不能被冷却至饱和状态，这样会使系统运行不能达到最佳COP。

3.4带经济器的二级压缩热泵系统

在带经济器的二级压缩热泵系统高压级压缩机吸气处，一定量的两相制冷剂与低压级压缩机排出的高温气态制冷剂相混合。这样压缩机排气温度过高得以解决，同时，由于经济器中的换热，使得从冷凝器出来的制冷剂在进入膨胀阀之前过冷，而提高系统的COP。但是该系统要准确控制好进入高压级压缩机制冷剂状态。带经济器的二级压缩热泵系统相对于其他低温热泵系统有较高的运行效率。但它的安装费高，在逆运行除霜及空调方面有局限性。

四、低温空气源热泵采暖应用的主要问题及分析

4.1机组在低环境温度条件下启动故障

在假日待机温度的运行条件下，当环境温度低于-10°c后，出现机组启动后低压开关报警或蒸发温度过低报警的情况。尤其是在春节期间，整个春节过程由于采用假日待机温度，建筑整体温度较低，地热系统内的水温在5-8°C之间。当机组启动时，由于水温较低，冷凝压力很低，电子膨胀阀设定的初始开度相对于实际需要的开度偏小。再加上室外温度较低，蒸发温度急剧下降，直至低于报警温度。这种情况的出现于最初试验项目不完全有关，通过修改低水温条件下膨胀阀的初始开度和增加开机低压报警(低温报警)后的机组重启次数，这一问题的到了较好的解决。正常工作日采暖时期并没有出现这种情况。

4.2机组基础结冰

在频繁的雨雪天气和较低温度导致机组除霜频繁。从机组除霜效果来看，结霜并没有对机组的运行产生太多影响。但是在机组基础附近，由于大量的化霜水流下，导致机组基础范围内大面积结冰，且厚度随着时间积累越来越高。至采暖季末期，结冰面积约10m2，局部结冰厚度可达200mm。虽然基础高度为300mm，结冰最终没有对机组产生威胁，但是如果小范围内如果安装了多台热泵机组，将有一定风险出现地面结冰过高，对机组运行产生影响。解决化霜水如何处理的问题目前仍没有好的方法。从机组布置上基础附近最好能有排水系统，且排水系统应能保证冬季不至于结冰。如果没有办法保证排水系统顺畅，应该注意避免将机组放置在道路跗近，以免大量结冰、影响道路通行。并且机组应避免放置在低洼位置，如果化霜水不能及时排走，将大量积累结冰对机组运行产生影响。基础设计时应考虑足够的高度，一定程度上允许下部结冰。从采暖季的运行来看，300mm高的基础基本可以满足要求。

4.3除霜结束条件判断

在采暖季初期，随着结霜积累，在局部形成了冰层，虽然没有明显影响蒸发器换热效率，但是长期运行有可能会继续积累，影响蒸发器换热效率。具体结冰位置在两组蒸发器之间，由于长时间运行振动，两组蒸发器之间的缝隙增大局部除霜效率下降。针对这种情况，从结构上改进，应尽量避免用两段式蒸发器，如果由于工艺或制造原因实在无法避免采用两段式蒸发器，应该加强两段蒸发器之间的固定，提高蒸发器除霜结束温度。

4.4机组的问题

冷凝侧水温过低且环境温度过低时，膨胀阀度应适当加大。蒸发器设计时应避免采用两段式蒸发器，如无法避免应增加固定强度，提高除霜温度。在机组安装时，基础不应过低，建议在300mm以上，以避免冬季化霜水在基础上冻结，冻结高度超过基础高度时将损坏机组。另外，低温空气源热泵布置范围内最好设置排水系统，应避免将空气源热泵布置在道路或低洼区域。

4.5改进影响空气源热泵低温性能的因素

采用制冷剂喷射冷却压缩机，降低了低环境温度下压缩机的排气温度，提高了蒸发器换热量，提升了低环境温度下压缩机的效率，扩展了压缩机应用范围。改进蒸发器中分液器的设计方法，采用低温工况作为设计依据，提高了蒸发器在低温运行时的利用率。采用亲水膜；制冷剂流动方向最好与风向相同，虽然换热效率有所降低，但是对除霜有利，并且有利于制冷运行；蒸发器下部应设计排水结构除霜后便于融霜水顺利流出，如有条件应增加辅助加热装置，以免低温环境下融霜水二次冻结；结构设计应注意制冷元件远离蒸发器和风机，以免影响蒸发器换热和风量均匀。冷凝器设计按照最大工况设计，避免在低温下由于排气显热过大导致换热效率下降。

五、低温空气源热泵采暖的应用的案例

某市作为旅游城市，市政府对环境污染问题特别重视，尤其是冬季供暖产生的污染问题。供暖资源也很丰富：煤、油、城市集中煤气、电和城市集中供热，由于本项目在开发区，没有城市集中供热，燃煤也被禁止使用，可利用的资源仅为油、城市集中煤气和电。空气源热泵在南方地区攻城掠地气势如虹时，在北方地区却有点水土不服，究其实原因是空气源热泵在低温情况下失去了其特有节能效应，甚至失去了加热的功能；空气源热泵不是万能的，存在无可避免的技术壁垒，所以给空气源热泵重新定位和正确使用很关键，只有这样才能把空气源热泵这个好产品用好，产生出经济效益。在最低气温零上5度的地区通常的配比为：1：1，就是1吨水配置1匹的热泵机组（下同）；在最低气温零上0度的地区通常的配比为：1：1.2；在最低气温零下8度的地区通常的配比为：1：1.5；在最低气温超过零下8度的地区，要考虑冬季的辅助加热问题，由于空气源热泵在低温条件下了已经失去其节能的作用，和阿里斯顿热水器维修已经没有区别；如果还用常规的方式去配置使用空气源热泵难免会出现极大的偏差，导致热水的供应不足，在用户不明原因的情况下失去对空气源热泵的信任，给推广带来严重的阻碍。

目前在北方低温地区的热能供应主要有燃油、燃气、煤、电和太阳能，能源价格的不断上涨和国家节能减排的需要，人们纷纷寻求新的热能供应方式以降低耗能的成本和满足环保的要求；太阳能热水器做为一个很好的节能产品得到了大力的推广使用；由于太阳能热水器存在着不能全天候（阴雨天和晚上无法提供热水）使用和安装面积过大的问题，在某些场所并不适用。

六、结束语

低温空气源热泵采暖的应用作为工程项目施工管理的核心工作之一。对工程项目的很多方面具有十分重要的作用。我们必须将科学技术管理融合到低温空气源热泵采暖的应用中。

参考文献

[1]马最良，杨自强，姚杨，等.空气源热泵冷热水机组在寒冷地区应用的分析[J].暖通空调，2001

[2]陈卉青，刘兴中，王翔，等.一种热泵系统中使用的气液分离:中国，2002

[3]陈光明，陈斌.扩大在低温环境下热泵制热能力的方法及装置2003，

[4]田长青，石文星，王森.用于寒冷地区双级压缩变频空气源热泵的研究[J].太阳能学报，2004