變頻雙級(jí)增焓熱泵技術(shù)在空氣源熱泵熱水器上的應(yīng)用

黃娟，李紹斌

（珠海格力電器股份有限公司，珠海 519070）

變頻雙級(jí)增焓熱泵技術(shù)在空氣源熱泵熱水器上的應(yīng)用

黃娟*，李紹斌

（珠海格力電器股份有限公司，珠海 519070）

空氣源熱泵熱水器具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，是一種非常好的熱水技術(shù)。但是由于壓縮機(jī)可靠性和制熱量衰減的原因，空氣源熱泵熱水器在低溫區(qū)域的應(yīng)用受到限制。本文主要闡述了變頻雙級(jí)增焓熱泵技術(shù)及其關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用效果。通過(guò)將雙級(jí)壓縮增焓和變頻技術(shù)有機(jī)結(jié)合，提出一種適用于寒冷地區(qū)的變頻雙級(jí)增焓空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)的空氣源熱泵熱水器，制熱效率和制熱量得到了提高，可靠性得到增強(qiáng)；在國(guó)標(biāo)名義工況下性能系數(shù)（COP）達(dá)到5.0以上，并獲得了-25℃環(huán)境溫度下制取55℃熱水的良好運(yùn)行效果。該系統(tǒng)能夠很好地解決空氣源熱泵熱水器在低溫地區(qū)的適用性問(wèn)題。

空氣源熱泵；熱水器；變頻；雙級(jí)壓縮；微通道；

0 引言

空氣源熱泵熱水器近年來(lái)在各種政策的支持和鼓勵(lì)下取得了飛速的發(fā)展，特別是2012年節(jié)能惠民工程和2013年空氣源熱泵熱水器能效標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，空氣源熱泵熱水器迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇期。

空氣源熱泵熱水器在我國(guó)長(zhǎng)江流域及以南地區(qū)得到較為廣泛的應(yīng)用，而在長(zhǎng)江以北地區(qū)，常規(guī)空氣源熱泵熱水器在冬季制熱水效果差，壓縮機(jī)甚至無(wú)法正常工作[1-2]。為此，研究人員在全工況性能提高，運(yùn)行范圍的拓展以及低溫制熱性能的提升這幾個(gè)方向進(jìn)行了不斷的努力和探索。

目前提高空氣源熱泵性能和可靠性主要有以下幾種。

1) 變頻和變?nèi)菁夹g(shù)：通過(guò)改變壓縮機(jī)的工作容積來(lái)提高制熱能力，低溫制熱比普通定速壓縮機(jī)有較大提高，但是在高壓比工況下壓縮機(jī)容積效率低、系統(tǒng)節(jié)流損失大，制熱量隨環(huán)境溫度的降低大幅衰退。即使增大系統(tǒng)的蒸發(fā)器和冷凝器也存在制熱量隨環(huán)境溫度的降低急劇衰退的問(wèn)題。

2) 準(zhǔn)二級(jí)壓縮技術(shù)：該技術(shù)在單級(jí)螺桿準(zhǔn)二級(jí)壓縮低溫?zé)岜孟到y(tǒng)[3]，渦旋壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)置經(jīng)濟(jì)器構(gòu)成準(zhǔn)雙級(jí)壓縮機(jī)的空氣源熱泵系統(tǒng)[4-6]得到應(yīng)用。采用帶噴射口的渦旋、螺桿壓縮機(jī)，低溫制熱量比常規(guī)機(jī)型能夠得到較大提高，但是受限于以上機(jī)型的實(shí)際應(yīng)用范圍，無(wú)法應(yīng)用于(1～3)匹的家用熱泵熱水器領(lǐng)域。另外，該技術(shù)存在熱力完善度不高、容積效率隨壓比增大而大幅降低的問(wèn)題，并非解決低溫制熱需求的最佳方案。

為了保證熱水器機(jī)效率在大壓縮比下保持較高水平，提高系統(tǒng)的熱力完善度，降低惡劣工況下的排氣溫度，解決低溫制熱水能力差、效率低、可靠性差的行業(yè)難題，本文開(kāi)發(fā)了一種寬溫度范圍運(yùn)行的高效變頻雙級(jí)壓縮增焓熱泵技術(shù)，并應(yīng)用于空氣源熱泵熱水器中。

1 系統(tǒng)原理分析

變頻雙級(jí)增焓熱泵系統(tǒng)示意圖如圖1所示，該系統(tǒng)采用雙級(jí)增焓轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)、增加閃蒸器和一級(jí)節(jié)流裝置。

圖1 雙級(jí)增焓壓縮理論循環(huán)示意圖

雙級(jí)增焓壓縮系統(tǒng)在壓焓圖上循環(huán)過(guò)程為1-2-6-7-9-10-4-5-1，其單位制冷量q0=h1-h4；普通單級(jí)壓縮系統(tǒng)的循環(huán)過(guò)程為1-7′-9-5′-1，其單位制冷量q0′=h1-h9，如圖2所示。

采用雙級(jí)增焓壓縮循環(huán)，存在如下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

1) 排氣溫度降低：

雙級(jí)增焓壓縮系統(tǒng)的補(bǔ)氣冷媒與低壓級(jí)排氣冷媒混合，使高壓級(jí)吸氣冷媒狀態(tài)從2點(diǎn)降低到6點(diǎn)，最終的排氣溫度可由單級(jí)壓縮系統(tǒng)的7′點(diǎn)降低到7點(diǎn)，排氣溫度降低ΔT=T7′-T7，排氣溫度的降低幅度可通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)氣冷媒的狀態(tài)來(lái)控制。

2) 單位制冷量增加：

雙級(jí)增焓壓縮系統(tǒng)通過(guò)閃蒸器閃發(fā)作用，使二級(jí)節(jié)流后的冷媒干度降低，其單位制冷量可以比普通壓縮系統(tǒng)提高Δq0=h9-h4。為了提高Δq0的幅度，需要增大壓縮機(jī)容積比，優(yōu)化閃蒸器和增焓部件的設(shè)計(jì)，提高閃發(fā)量，增加二級(jí)節(jié)流前冷媒的過(guò)冷度，最大限度發(fā)揮雙級(jí)增焓壓縮系統(tǒng)的制熱能力。

3) 壓縮比減?。?/p>

雙級(jí)增焓轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)的兩個(gè)氣缸分別進(jìn)行低壓級(jí)壓縮和高壓級(jí)壓縮，單個(gè)氣缸的壓縮比得到大幅降低。通過(guò)合理設(shè)計(jì)雙級(jí)增焓各部件，可使機(jī)組在高壓比工況下，其運(yùn)行效率比單級(jí)系統(tǒng)得到明顯提高，進(jìn)一步加強(qiáng)雙級(jí)增焓系統(tǒng)制熱能力的優(yōu)勢(shì)[7]。

從系統(tǒng)原理分析可以看出雙級(jí)增焓熱泵系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)非常明顯。但是，要實(shí)現(xiàn)變頻雙級(jí)增焓熱泵技術(shù)在空氣能熱水器上的應(yīng)用，必須要攻克變頻雙級(jí)增焓壓縮機(jī)技術(shù)、高效換熱技術(shù)和系統(tǒng)參數(shù)控制等關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題。

圖2 雙級(jí)增焓變頻熱水器系統(tǒng)原理圖

2 變頻雙級(jí)增焓熱泵熱水器關(guān)鍵技術(shù)

2.1 變頻雙級(jí)增焓壓縮機(jī)技術(shù)

轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，在家用空氣源熱泵熱水器中得到了普遍運(yùn)用。但普通的轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)難以承受大的工作壓力差。業(yè)內(nèi)使用雙級(jí)壓縮形式來(lái)降低單個(gè)氣缸工作壓力，大部分局限于二氧化碳?jí)嚎s機(jī)。增焓技術(shù)在渦旋式、螺桿式壓縮機(jī)中有所應(yīng)用，用來(lái)降低排氣溫度，以提高能效。單缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)中運(yùn)用增焓技術(shù)，雖在文獻(xiàn)中有所提及，但因其實(shí)施的效果不明顯而未被應(yīng)用。

雙級(jí)變頻壓縮機(jī)和增焓技術(shù)的結(jié)合，從其特點(diǎn)上看，是提升壓縮機(jī)能效和拓寬運(yùn)行范圍的有效手段，但此種技術(shù)未見(jiàn)應(yīng)用。格力為實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)高效化，開(kāi)發(fā)了變頻雙級(jí)增焓轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)。所開(kāi)發(fā)的壓縮機(jī)采用的關(guān)鍵技術(shù)包括：

1）獨(dú)特的中間腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，縮短了中間冷媒流通路徑，保證了相對(duì)補(bǔ)氣量，提高了壓縮機(jī)性能；并且?guī)艄δ艿南路ㄌm中間腔降低了排氣噪聲，使雙級(jí)增焓轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)達(dá)到了與單級(jí)雙缸壓縮機(jī)同等的噪聲水平；

2）最佳容積比設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)高、低壓腔工作容積比對(duì)壓縮機(jī)性能的影響分析，找出最佳容積比范圍，本設(shè)計(jì)從根本上提高了雙級(jí)增焓轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)的制熱能力和能效；

3）最優(yōu)的中壓流道設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)增大流道的流通面積，降低流體的流動(dòng)阻力，提高壓縮機(jī)能效。

此外，還對(duì)高低壓排氣口面積比、泵體徑向間隙、電機(jī)、供油系統(tǒng)以及防液擊、防雜質(zhì)等進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

1 Hp～3 Hp各系列雙級(jí)增焓轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)在壓縮機(jī)國(guó)標(biāo)工況下[8]的性能系數(shù)(COP)如圖3所示。各系列雙級(jí)增焓轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)的能效水平均超過(guò)單級(jí)變頻壓縮機(jī)。通過(guò)采用單機(jī)雙級(jí)壓縮、內(nèi)置中間腔增焓方式，開(kāi)發(fā)出的雙級(jí)增焓轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)（如圖4所示），實(shí)現(xiàn)了雙級(jí)增焓轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)的寬溫高效化。

圖3 各系列雙級(jí)增焓壓縮機(jī)能效水平

圖4 變頻雙級(jí)增焓轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)

2.2 水箱微通道換熱技術(shù)

靜態(tài)加熱式空氣源熱泵熱水器水側(cè)換熱器主要有兩種方式，即水箱內(nèi)膽外盤(pán)繞換熱器或水箱內(nèi)置換熱盤(pán)管。對(duì)于水箱內(nèi)盤(pán)管式換熱器，換熱效率較高但換熱盤(pán)管直接和水接觸，存在嚴(yán)重的腐蝕和結(jié)構(gòu)問(wèn)題。對(duì)于外繞盤(pán)管現(xiàn)主要是采用外繞銅管雖無(wú)上述隱患，但存在接觸面積小、換熱熱阻及流程壓降大的問(wèn)題，限制了家用熱泵熱水器換熱性能的進(jìn)一步提升。

目前，微通道換熱技術(shù)已是較為成熟的技術(shù)，波浪形翅片的微通道換熱器已經(jīng)在電子、汽車(chē)空調(diào)等行業(yè)有了廣泛的應(yīng)用，具有冷媒接觸截面積大、結(jié)構(gòu)緊湊高效的特點(diǎn)[9-10]。為了提高外盤(pán)繞換熱器的換熱性能，同時(shí)結(jié)合與水箱內(nèi)膽的配合需求，引進(jìn)了水箱微通道換熱器，采用扁平微通道管配合集、分流管的結(jié)構(gòu)形式，圖5即為扁平微通道換熱器和微通道水箱圖。

圖5 微通道換熱器與微通道水箱示意圖

由于水箱外盤(pán)繞微通道換熱器的冷凝換熱包括冷媒側(cè)的凝結(jié)換熱、扁管壁面導(dǎo)熱、硅脂導(dǎo)熱、不銹鋼內(nèi)膽導(dǎo)熱以及水側(cè)水的自然對(duì)流換熱，換熱機(jī)理非常復(fù)雜。水箱微通道換熱器的選型和匹配方法主要是根據(jù)理論計(jì)算并輔以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)樣機(jī)方案反復(fù)迭代試算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，35根扁管、流程為13-9-6-4-3的微通道方案是多個(gè)方案中換熱效果最優(yōu)的，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)詳見(jiàn)表1。

為驗(yàn)證上述微通道換熱器的換熱效果，與現(xiàn)有外繞銅盤(pán)管換熱器水箱進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微通道換熱器比相同換熱能力的外盤(pán)銅盤(pán)管換熱器換熱效率提高2.8%，制熱水過(guò)程壓力損失減少60%～35%，整機(jī)COP提高6.3%。

水箱微通道換熱器的扁平環(huán)繞結(jié)構(gòu)，流程按遞減設(shè)計(jì)形式增大了換熱盤(pán)管的有效換熱面積、強(qiáng)化了換熱效果、提高了材料利用率，整機(jī)性能大幅提高。

表1 微通道換熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.3 能效比自動(dòng)優(yōu)化控制技術(shù)

靜態(tài)加熱式空氣源熱泵熱水器制熱水過(guò)程隨著水溫逐漸升高，系統(tǒng)狀態(tài)不斷發(fā)生改變，屬于非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過(guò)程。對(duì)于熱泵系統(tǒng)，環(huán)境溫度和水箱水溫的變化均對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響，針對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)改變壓縮機(jī)頻率應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)才能使整機(jī)效率維持在較優(yōu)區(qū)域。

通過(guò)分析大量的匹配實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，熱泵熱水器加熱過(guò)程系統(tǒng)的最佳控制狀態(tài)均不同，COP隨水溫升高而不斷降低，見(jiàn)圖6；運(yùn)行條件一定的情況下，在不同壓縮機(jī)頻率下運(yùn)行的整機(jī)COP不同，在運(yùn)行頻率范圍內(nèi)存在COP最優(yōu)的頻率區(qū)域，即最佳能效比區(qū)域，見(jiàn)圖7。

圖6 空氣源熱泵熱水器加熱過(guò)程COP隨水溫變化圖

圖7 運(yùn)行條件一定時(shí)不同頻率下整機(jī)COP變化規(guī)律

為確保機(jī)組運(yùn)行在最佳COP頻率區(qū)域，結(jié)合上述運(yùn)行規(guī)律，整機(jī)采用了能效比自動(dòng)優(yōu)化的控制方法，如圖8所示。具體的控制思路如下所述：

1) 機(jī)組控制器實(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境溫度Th、水溫Tw、吸氣溫度Ts、蒸發(fā)器入管溫度Tg、排氣溫度Td、熱水溫升時(shí)間Δt和實(shí)時(shí)輸入功率P等機(jī)組運(yùn)行參數(shù)；

2) 根據(jù)上述檢測(cè)參數(shù)，通過(guò)系統(tǒng)換熱數(shù)學(xué)模型計(jì)算冷凝溫度Tc、蒸發(fā)溫度Te、過(guò)熱度Tsc、過(guò)冷度Tsc、耗電量W、制熱量Q以及計(jì)算COP0并記憶其對(duì)應(yīng)的頻率值；文中所有的COP，有的是斜體，有的不是斜體，建議都不用斜體。

3) 調(diào)節(jié)壓縮機(jī)對(duì)應(yīng)的頻率運(yùn)行，圍繞該頻率向下調(diào)整壓縮機(jī)頻率計(jì)算COP1，然后向上調(diào)整頻率并計(jì)算COP2，再比較COP0、COP1和COP2，獲取三者中最大COP值以及其對(duì)應(yīng)的頻率值；

4) 擇優(yōu)選擇對(duì)應(yīng)頻率，更新控制器記憶表單中的到最大COPmax值和其對(duì)應(yīng)的頻率f；

5) 再圍繞更新后的頻率調(diào)整當(dāng)前頻率，向上和向下調(diào)整頻率，計(jì)算COP值并進(jìn)行比較和更新，可實(shí)現(xiàn)COP和頻率的自動(dòng)更新和優(yōu)化。

通過(guò)采用能效比自動(dòng)優(yōu)化控制技術(shù)，控制器表單頻率和COP的值不斷地自動(dòng)更新和優(yōu)化，實(shí)際運(yùn)行COP逐漸趨近該機(jī)組的最優(yōu)COP。實(shí)現(xiàn)了機(jī)組在各個(gè)工況點(diǎn)的高效運(yùn)行。

圖8 能效比自動(dòng)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)方法

3 在空氣源熱泵熱水器的應(yīng)用效果

已推出的應(yīng)用變頻雙級(jí)增焓熱泵技術(shù)的空氣源熱泵熱水器舒尊系列產(chǎn)品具有能效比高、制熱能力強(qiáng)的特點(diǎn)，運(yùn)行范圍拓展到環(huán)境溫度低達(dá)-25℃并能夠穩(wěn)定制取55℃熱水。

3.1 全工況能效比提升和運(yùn)行范圍拓寬

經(jīng)權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)應(yīng)用變頻雙級(jí)增焓熱泵技術(shù)的舒尊空氣源熱泵熱水器國(guó)標(biāo)[12]名義工況COP達(dá)到5.0 W/W以上，具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 格力舒尊系列KFRS-3.5JPd/NaA變頻雙級(jí)增焓空氣源熱泵熱水器測(cè)試數(shù)據(jù)

應(yīng)用變頻雙級(jí)增焓熱泵技術(shù)的空氣源熱泵熱水器能在-25℃至45℃的寬環(huán)境溫度范圍內(nèi)高效可靠的運(yùn)行。按熱泵熱水器國(guó)標(biāo)測(cè)試，與定頻空氣源熱泵熱水器相比，變頻雙級(jí)增焓空氣源熱泵熱水器名義工況20℃制熱水COP為5.38。

圖9 變頻雙級(jí)增焓熱水機(jī)與普通熱水機(jī)性能對(duì)比圖

通過(guò)上述表2和圖9可以看出：變頻熱水機(jī)高出國(guó)標(biāo)限定值（3.4）60%，高出熱水機(jī)能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[11]一級(jí)（4.2）能效值1.18 W/W；低溫-15℃制熱工況下制熱水COP可達(dá)2.0 W/W，COP超出其他熱水器62%；普通熱泵熱水器無(wú)法運(yùn)行的超低溫-25℃工況，COP仍可保持為1.23 W/W；45℃高溫工況下，COP高出普通空氣能熱水器54%。

通過(guò)對(duì)比可知，變頻雙級(jí)增焓空氣源熱泵熱水器在高溫、低溫環(huán)境溫度下能效表現(xiàn)卓越，全工況節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯。

3.2 整機(jī)可靠性提高

-15℃工況運(yùn)行，常規(guī)空氣源熱泵熱水器的最高壓縮比9以上，而采用變頻雙級(jí)增焓系統(tǒng)的最高壓縮比不超過(guò)5，壓縮比顯著降低，見(jiàn)圖10。

圖10 環(huán)境溫度-15℃單級(jí)與雙級(jí)熱泵熱水器系統(tǒng)壓縮比

壓縮機(jī)排氣過(guò)熱度，可以間接控制壓縮機(jī)底部油溫過(guò)熱度。當(dāng)油溫過(guò)熱度小于5℃時(shí)，潤(rùn)滑油的濃度小于70%，會(huì)造成壓縮機(jī)磨損。通過(guò)控制器嚴(yán)格控制系統(tǒng)排氣溫度過(guò)熱度，來(lái)達(dá)到控制壓縮機(jī)油溫過(guò)熱度高于5℃的目的，保證潤(rùn)滑油合理的濃度充分潤(rùn)滑壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，見(jiàn)圖11。

圖11 排氣過(guò)熱度與壓縮機(jī)底部過(guò)熱的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

整機(jī)通過(guò)長(zhǎng)期可靠性和加速壽命試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)主要包括高低溫運(yùn)行、過(guò)負(fù)荷高電壓運(yùn)行、過(guò)負(fù)荷低電壓運(yùn)行、高頻高水溫高環(huán)溫運(yùn)行、高頻高水溫低環(huán)溫運(yùn)行、低頻運(yùn)行、惡劣工況運(yùn)行、頻繁啟停、模擬用戶用水等）驗(yàn)證表明：整機(jī)可靠性試驗(yàn)后性能下降不超過(guò)3%，噪聲增大量不超過(guò)可靠性試驗(yàn)前2 dB。水箱微通道換熱器解剖，換熱器外觀測(cè)量無(wú)變形無(wú)間隙變大，測(cè)量扁管抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率均符合可靠性要求，見(jiàn)圖12。壓縮機(jī)解剖，電機(jī)漆包線無(wú)起泡現(xiàn)象、綁扎繩無(wú)熔斷現(xiàn)象，電機(jī)未見(jiàn)老化；冷凍油可滿足壓縮機(jī)寬范圍使用要求；泵體結(jié)構(gòu)磨損量和各零部件滿足壓縮機(jī)壽命要求，見(jiàn)圖13?？偠灾?，變頻雙級(jí)增焓空氣源熱泵熱水器具備良好的可靠性。

圖12 整機(jī)長(zhǎng)期加速壽命實(shí)驗(yàn)扁管拉力變化圖

圖13 整機(jī)長(zhǎng)期可靠性實(shí)驗(yàn)后壓縮機(jī)解剖零部件圖

4 結(jié)論

變頻雙級(jí)增焓熱泵技術(shù)在空氣源熱泵熱水器產(chǎn)品得以應(yīng)用的前提是攻克了變頻雙級(jí)增焓壓縮機(jī)技術(shù)、高效微通道換熱技術(shù)和系統(tǒng)參數(shù)的控制技術(shù)難題。我公司在熱水器行業(yè)首次應(yīng)用變頻雙級(jí)增焓熱泵技術(shù)開(kāi)發(fā)了空氣源熱泵熱水器，取得的成果包括以下幾個(gè)方面。

1) 全工況性能提升：國(guó)標(biāo)名義工況測(cè)試能效達(dá)到5.0 W/W以上，名義工況、超低溫工況以及高溫工況COP較常規(guī)空氣能熱水器分別提升60%、62%和54%；

2) 整機(jī)可靠性高：超低溫工況運(yùn)行最高壓縮比不超過(guò)5，系統(tǒng)精確控制保證壓縮機(jī)回油潤(rùn)滑良好，整機(jī)長(zhǎng)期可靠實(shí)驗(yàn)和加速壽命實(shí)驗(yàn)表明性能下降不超過(guò)3%，噪聲增大量不超過(guò)可靠性試驗(yàn)前2 dB，整機(jī)可靠性高。

3) 運(yùn)行范圍拓寬：純熱泵運(yùn)行范圍由-15℃拓展為-25℃，可適應(yīng)北方地區(qū)使用。

應(yīng)用變頻雙級(jí)增焓熱泵技術(shù)的空氣源熱泵熱水器性能取得突破，運(yùn)行范圍拓寬，整機(jī)可靠性提高，解決常規(guī)空氣源熱泵熱水器在低溫下的制熱水效果差、無(wú)法大規(guī)模在北方地區(qū)應(yīng)用的問(wèn)題。

隨著變頻雙級(jí)增焓熱泵技術(shù)的應(yīng)用，未來(lái)空氣能熱水器的使用地域范圍有望進(jìn)一步拓展。

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Application of Variable Frequency Two-stage Enthalpy-adding Heat Pumping Technology in Air Source Heat Pump Water Heater

HUANG Juan*, LI Shao-bin
(Gree Electric Appliances, Inc. of Zhuhai, Zhuhai, Guangdong 519070, China)

Air source heat pump water heater (ASHPWH) is proved to be a good water heating technology with energy-saving and environmental protection advantage. Due to the compressor reliability and heating capacity concern, the application of ASHPWH in the relatively low temperature area is restricted. In the present study, the two-stage compression and vapor injection variable frequency heating technology and the application effect of this key technique were described. A variable frequency two-stage enthalpy-adding ASHPWH system was developed by combining two-stage compression enthalpy-adding cycle with variable frequency technology. By using the proposed ASHPWH system, the heating efficiency and heating capacity were improved, and the reliability was increased; the coefficient of performance (COP) can be raised up to 5.0 in the standard rating condition, and the operation effect was very good for producing 55oC hot water at -25oC ambient temperature. The proposed system can effectively solve the suitability problems of the ASHPWH unit in low temperature regions.

Air source heat pump; water heater; Variable frequency; Two-stage compression; Micro-channel

10.3969/j.issn.2095-4468.2014.01.203

*黃娟（1985-），女，工程師，研究生。研究方向：主要從事熱泵熱水器的研發(fā)和設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系地址：珠海市前山金雞西路珠海格力電器股份有限公司，郵編：519070。聯(lián)系電話：13411516024。Email：hulideye.85@163.com。