低温空气源热泵的现状与发展
摘要：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。
关键词：空气源热泵寒冷地区解决方案分析比较
1绪言
当今世界，节能与环保问题日益提上日程。以燃煤为基础的供暖模式所带来的负面影响越来越不能适应社会可持续发展的要求。空气源热泵以其独特优点成为热泵诸多型式中应用最为广泛的一种，但是它的应用受到气候条件的约束。随着室外气温的不断下降，室内采暖热负荷会不断增加，同时传统空气源热泵将会产生下列问题【1】：
（1）随着室外气温的降低，制冷剂吸气比容增大，机组吸气量迅速下降，从而减少热泵系统的制热量，不能满足室内最大采暖热负荷。
（2）由于压缩机压缩比的不断增加，压缩机的排气温度迅速升高。在很低的室外温度下，压缩机会因防止过热而自动停机保护，这使得热泵只能在不太低的室外气温下运行。
（3）由于压缩机压力比的增大，系统的性能系数（COP）急剧下降。
（4）如果热泵单为低温情况下设计，那么它的制热量远远大于较高室外温度下所需热负荷。热泵在较高室外温度情况下运行时，需要循环的启闭来减少其制热量，这样会降低系统性能。
针对传统空气源热泵的以上局限性，国内外专家学者纷纷提出了不同的解决方案。其中包括：带中间冷却器或经济器的二级压缩热泵系统，带经济器的准二级压缩热泵系统，以提高润滑油流量来冷却压缩机的热泵系统，采用变频技术、辅助加热器、复叠式蒸汽压缩的热泵系统，以及双级耦合热泵系统等。
本文主要介绍以上提及的针对寒冷地区空气源热泵的解决方案，并做出分析比较，这对于更好地促进空气源热泵技术的发展具有积极的意义。
2 低温空气源热泵的现状与发展
空气源热泵应用于寒冷地区冬季制热时，系统制热量随着室外温度的降低迅速下降。同时，随着吸气压力的降低，压缩机压力比迅速升高，导致排气温度急剧上升。解决空气源热泵的低温适应性，主要应从以下几方面着手研究：增加低温工况下系统工质循环量、控制机组排气温度、优化机组压缩机内部的工作过程、选用适用于大工况范围的制冷剂。通常在同一个低温空气源热泵系统中综合了多个解决途径【1】。
2.1 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
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