空氣源熱泵采暖技術(shù)在寒冷地區(qū)的應用研究

馬麗娜

摘 要：很多寒冷的地區(qū)都會應用空氣源熱泵采暖技術(shù)來進行采暖，這種技術(shù)在應用的過程中不僅可以保護環(huán)境，同時能提高建筑供暖系統(tǒng)的節(jié)能性能。在很多寒冷地區(qū)都會采用復疊循環(huán)和雙極壓縮來降低壓比，或者用電來對壓縮機和加熱氣液中間的吸氣管路進行加熱，這樣其的蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度才能得到提高。本文就空氣源熱泵采暖技術(shù)在寒冷地區(qū)的應用進行研究，希望能夠在一定程度上提高人們的生活質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：空氣源熱泵；采暖技術(shù)；雙級壓縮循環(huán)；復疊循環(huán)；寒冷地區(qū)

如果在進行建筑施工的過程中采用的是空氣源熱泵采暖技術(shù)的話，那么建筑采暖的耗能才能得到降低?？諝庠礋岜貌膳夹g(shù)可以將低溫位的熱能傳送到為高溫位，能夠有效的對余熱資源進行利用，這樣自然資源的利用效率才能得到提升；寒冷地區(qū)在進行采暖的過程中輸入的能源才能得到減少；人們冬季采暖的需求才能得到滿足?？諝庠礋岜貌膳夹g(shù)不僅有減少溫室效應的優(yōu)點，同時其還有著安裝和使用方便、能源利用率高、環(huán)保等優(yōu)點，因此我們必須要不斷推廣空氣源熱泵采暖技術(shù)。

1 適用于寒冷地區(qū)的空氣源熱泵采暖技術(shù)應用研究現(xiàn)狀

在我國很多寒冷地區(qū)在進行冬季制熱的時候，經(jīng)常會應用到空氣源熱泵采暖技術(shù)。隨著冬季的到來很多寒冷地區(qū)的是溫度都會出現(xiàn)降低的現(xiàn)象，這時候空氣源熱泵制冷劑的吸氣比容就會得到擴大，空氣源熱泵在進行運行的過程中，其的吸氣量會隨著室外環(huán)境溫度的降低而降低，在這個過程中空氣源熱泵的制熱量就會隨之開始上升。

隨著建筑室外溫度的不斷降低。壓縮機的吸氣壓力就會得到降低，其的壓比就會隨之增大，空氣源熱泵機組的運行壓比就會出現(xiàn)偏離最優(yōu)值的現(xiàn)象，在這個過程中建筑采暖系統(tǒng)的壓縮過程就會出現(xiàn)偏離正常壓縮過程的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象最終將會導致空氣源熱泵的機組出現(xiàn)排期溫度異常的現(xiàn)象。

當壓縮機的壓縮比增大的時候，其的輸氣量、暑期效率以及輸氣系數(shù)就會出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，壓縮機在進行運行的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)壓縮機的潤滑油的粘度就會出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因就是因為壓縮機排氣溫度過高的原因，這種現(xiàn)象對壓縮機的軟化效果產(chǎn)生了非常大的影響。如果空氣源熱泵在進行運行的過程中壓縮比過大的話，那么就會出現(xiàn)供暖系統(tǒng)頻繁啟停、無法正常運行的現(xiàn)象，這對熱泵系統(tǒng)的推廣造成了非常大的影響。

2 普通空氣源熱泵采暖技術(shù)在寒冷地區(qū)應用尚存在的問題

對于普通空氣源熱泵采暖技術(shù)而言，其使用受當?shù)刈畹铜h(huán)境溫度的限制，適宜在冬季溫度高于0℃的長江以南地區(qū)使用；冬季最低氣溫低于一5℃的黃河以北地區(qū)，不適宜使用普通空氣源熱泵采暖技術(shù)。隨著壓縮機和各種輔助部件性能的不斷提高，空氣源熱泵采暖技術(shù)的使用范圍也在不斷擴大，但對于目前廣泛采用HCFC22作為制冷劑的普通空氣源熱泵采暖技術(shù)系統(tǒng)，在寒冷地區(qū)的應用仍存在如下三方面的問題：

（1）普通空氣源熱泵采暖技術(shù)隨著環(huán)境溫度的降低，制熱量和制熱效率不斷降低，而人們對制熱量的需求隨著環(huán)境溫度的降低不斷增加，普通空氣源熱泵采暖技術(shù)系統(tǒng)尚無法解決這個矛盾。

（2）普通空氣源熱泵采暖技術(shù)在低溫環(huán)境下工作時，蒸發(fā)溫度很低，導致壓縮機排氣溫度超過壓縮機允許工作范圍，而出現(xiàn)頻繁啟/停，無法正常工作。

（3）當環(huán)境溫度降到5℃以下時，空氣中的水蒸氣會在蒸發(fā)器表面形成霜層，使蒸發(fā)器換熱系數(shù)降低，制熱量減少，制熱效率降低，壓縮機壓縮比加大，排氣溫度升高，熱泵系統(tǒng)無法正常工作，嚴重時甚至會導致壓縮機燒毀。

3 各種用于寒冷地區(qū)空氣源熱泵采暖技術(shù)的技術(shù)方案及其特點

在寒冷地區(qū)空氣源熱泵在進行采暖應用的過程中出現(xiàn)了很多問題，針對這些問題研究人員必須要不斷加強對空氣源熱泵采暖技術(shù)的研究力度，這樣空氣源熱泵采暖技術(shù)在寒冷地區(qū)的適用性才能得到提高。

在進行空氣源熱泵采暖技術(shù)應用的時候，經(jīng)常會出現(xiàn)房間熱量和熱泵制熱輸出熱量嚴重不匹配的現(xiàn)象，針對這種現(xiàn)象我們采用的解決辦法主要是，利用輔助熱源來對房間內(nèi)部的熱量進行彌補，最常用的輔助熱源就是中小型系統(tǒng)電加熱，在進行輔助熱源應用的過程中一般都是采用鍋爐設(shè)備來進行供暖，在進行輔助設(shè)備設(shè)置的時候必須要應用兩套加熱裝置，這樣輔助熱源一次能源的利用效率才能得到提高。

3.1 準二級壓縮空氣源熱泵采暖技術(shù)技術(shù)

為解決低溫制冷時機組的性能與投資關(guān)系問題，在20世紀80年代中期有學者提出了帶經(jīng)濟器的準二級壓縮系統(tǒng)，并在螺桿機組中得到成功應用。最近，尚振圍等對單機雙級丙烷螺桿壓縮機組進行了研究；周剛等對用于空調(diào)工況的雙級壓縮循環(huán)進行了分析計算。但是由于螺桿機組容量一般較大，很少有應用于小型戶式空氣源熱泵采暖技術(shù)的情形，同時這種系統(tǒng)相對于二級壓縮系統(tǒng)的優(yōu)點隨著蒸發(fā)溫度的上升將逐漸趨于下降，因而這種準二級壓縮的研究長期以來一直局限于低溫制冷的情況，其普冷工況的可行性一直未能得到足夠的關(guān)注。

3.2 雙級壓縮空氣源熱泵采暖技術(shù)技術(shù)

在寒冷地區(qū)的冬季經(jīng)常會采用空氣源熱泵來進行采暖，但是空氣源熱泵在進行供暖的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)熱效率低和結(jié)霜的現(xiàn)象，針對這種現(xiàn)象我們一般都是采用雙級熱泵的供暖系統(tǒng)來彌補這一問題，這樣寒冷地區(qū)低溫制熱熱泵惡化的現(xiàn)象才能得到解決。在冬季，用放置在室外的空氣源熱泵采暖技術(shù)冷熱水機組制備10～20℃的溫水，通過水環(huán)路送至室內(nèi)的水一空氣熱泵或者水一水熱泵系統(tǒng)從水中提取熱量，以達到供暖目的。

3.3 復疊循環(huán)空氣源熱泵采暖技術(shù)技術(shù)

Hasegawa等介紹了日本研究二級壓縮--復疊熱水熱泵（TCCH）的樣機實驗情況[4]。其供熱水溫度可達70～C，比單級壓縮熱泵供水溫度高得多。因為減小了壓比，提高了COP（可達3.7），復疊方式減少了耗電量，樣機實驗表明，中間熱交換器面積大小對性能影響很大，它除了預熱水和進行冷劑氣液分離外，還影響制冷劑流動、制冷劑液體過冷，需要進行優(yōu)化。

3.4 國外空調(diào)公司的熱泵技術(shù)

考慮到歐美國家的住房結(jié)構(gòu)和對采暖要求與亞洲國家的差異，空氣源熱泵采暖技術(shù)技術(shù)的進步主要體現(xiàn)在以日本和韓國為代表的亞洲國家的技術(shù)進步上。為提高空氣源熱泵采暖技術(shù)的制熱性能，國外公司采用的主要技術(shù)有開發(fā)高性能的壓縮機、應用優(yōu)質(zhì)內(nèi)螺紋管、采用高效換熱翅片、采用雙壓縮機等。

4 結(jié)論

綜上所述，我們必須要不斷加大對空氣源熱泵采暖技術(shù)的應用力度，不斷提高空氣源熱泵采暖技術(shù)的節(jié)能和環(huán)保性能，這樣寒冷地區(qū)建筑的采暖性能才能得到提升。在實際應用的過程中空氣源熱泵采暖技術(shù)仍舊存在著很多問題，比如：排氣的溫度過高或者是受壓比太高等，針對這種現(xiàn)象我們必須要采取針對性的措施，比如：二級壓縮循環(huán)、輔助電加熱等措施，這樣空氣源熱泵采暖技術(shù)在寒冷地區(qū)發(fā)揮的作用才能得到提高。

參考文獻

[1]胡青松，吳玉庭，馬重芳.適合嚴寒地區(qū)的先進熱泵采暖技術(shù)[J].建設(shè)科技，2016（2）：21-24.

[2]李元哲，肖曰嶸，柯細勇.空氣源熱泵采暖技術(shù)散熱器采暖在寒冷地區(qū)的應用[J].供熱制冷，2016（8）：50-55.

[3]李元哲，肖曰嶸，柯細勇.空氣源熱泵采暖技術(shù)散熱器供暖在寒冷地區(qū)的應用[J].暖通空調(diào)，2016（e08）：17-22.

[4]劉孝敏，劉葉瑞，謝偉雪，等.空氣源熱泵采暖技術(shù)機組在寒冷地區(qū)建筑采暖中的應用[J].自然科學：文摘版，2016（5）：00025-00025.