文献综述-空气源热泵冷热水机组在寒冷地区应用的分析

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1、空气源热泵冷热水机组在寒冷地区应用的分析摘要针对空气源热泵冷热水机组在寒冷地区冬季使用时结霜、热效率低等问题，提出一种双级热泵系统，即rtl空气源热泵冷热水机组提供10〜20°C温水，作为水源热泵的低位热源，组成水源热泵供热系统。分析了这种系统的技术经济性，认为该系统是可行的，具有节能和坏保意义。关键词空气源热泵水源热泵冷热水机组供暖0引言由于空气源热泵冷热水机组具有诸多优点，作为中央空调的冷热源，近年来在我国发展很快。生产厂家已由1995年的十儿家发展到现在的40多家。产品品牌繁多，机组的冷热量规格齐全。目前，在我国的长江流域、黄河流域等地

2、区的应用十分广泛［1~3］。甚至天津、西安等地也有应用实例⑷。这表明其应用范围有北扩的趋势。而我国东北、华北、西北、内蒙古等地区冬季室外空气中含水量很少，其结霜问题并不像长沙等地区那么严重。这是否意味着，在这些寒冷地区也可以采用空气源热泵冷热水机组，在冬季为中央空调提供50°C的热水？为寻找答案，笔者对空气源热泵冷热水机组在寒冷地区的应用进行了初步的分析，以期为寒冷地区推广应用热泵空调系统创一条新路⑸⑹。1空气源热泵冷热水机组在寒冷地区运行中存在的问题以某台空气源热泵冷热水机组（R22）为例。假设其在北方寒冷地区的主要城市中运行，在室外供暖计

3、算温度条件下为中央空调系统提供50°C热水，计算出的机组的压缩比值列入表1中。由表1明确看出：机组在绝大部分的城市（除西安、济南、石家庄外）运行时的压缩比大于10,哈尔滨甚至已超过20⑺。机组运行的压缩比过大，会岀现下列问题：1）压缩机的容积效率降低，同时，由于蒸发压力过低，使吸气比体积变大，制冷系统的质量流量变小。这样，机组的供热量会急剧减少。2）活塞式压缩机单级系统的压缩比一般不超过8。鉴于此，可以说空气源热泵冷热水机组在北方最寒冷的时候是无法正常运行的。表1-1空气源热泵冷热水机组设计工况时的压缩比室外供暖计算温度/°c供水温度厂C蒸发

4、压力p才/kPa冷凝压力pe/kPa压缩比Pc/pe哈尔滨-2650109.922272.820.68长春-2350125.942272.818.05沈阳-1950150.112272.815.14北京・950226.482272.810天津-950226.482272.810石家庄■850235.522272.89.65太原-1250200.982272.811.31济南・750244.832272.89.28呼和浩特-1950150.112272.815.14银川-1550177.762272.812.79西安■550264.292272

5、.88.6兰州-1150209.222272.810.86西宁-1350192.992272.811.78乌鲁木齐-2250131.682272.817.262空气源热泵冷热水机组在寒冷地区应用的技术措施及应用方案降低机组的压缩比是空气源热泵冷热水机组在寒冷地区止常运行的惟一途径，因此，应采用技术措施降低该值叫利用机组向用户提供10〜20°C的水，而不提供50°C水，可以降低机组运行的压缩比；这低温水再作为水源热泵的低位热源，由水源热泵向室内供暖。按此思想，提岀3种工程上可行的方案。方案1利用空气源冷热水机组提供的10〜20°C水作为水环热泵

6、的辅助热源，与水一空气热泵组成双级热泵系统，如图1所示。冬季，机组从室外空气中吸取热量，再通过水一空气热泵加热室内空气，以达供暖目的；夏季，室内的余热通过空气源热泵冷热水机组或冷却塔向室外释放。该方案可解决由于目前我国各类建筑物内的余热量小（内部负荷不大，建筑物的内区面积乂小）无法使用传统的水环热泵空调系统的问题。图2・1作为水环热泵空调系统的低位热源时的系统示意图1水一空气热泵2热泵水环路中的循环水泵3板式换热器4冷却塔水环路中的循环泵5空气一水热泵（空气源热泵冷热水机组）6开式冷却塔7膨胀水箱方案2利用空气源热泵冷热水机组提供的10〜20

7、°C水，作为户式水—水热泵的低位热源（见图2）o与方案1不同的地方是，室内使用的小型热泵机组不是水一空气热泵，而是水一水热泵，冬季向室内提供40〜50°C热水，再通过风机盘管加热室内空气，此方案可以解决目前常用井水作为户式水一水热泵的低位热源时，出现的水井老化、井水回灌困难、寒冷地区地下水水温低等问题，同时也不受地下水资源的限制。图2-2作为户式水一水热泵空调系统的低位热源时的系统示意图1风机盘管2户内风机盘管水系统循环泵3户式水一水热泵4室内水系统膨胀水箱5热泵水环路中的循环水泵6板式换热器7冷却塔水环路中的循环泵8空气一水热泵（空气源热泵

8、冷热水机组）9开式冷却塔10膨胀水箱方案3类似于方案2,只是将分散的户式水一水热泵改为集屮式的水一水热泵（见图3）,集中制备50°C热水，再通过水系统将热水送至各室