空气源热泵国内外研究及应用现状

空气源热泵三联供系统的应用与研究

———————————————————————————————— 作者：

———————————————————————————————— 日期：

空气源热泵三联供系统的应用与研究

摘要

目前，伴随着建筑的多用途化发展,对中央空调的功能要求也越来越广，从传统的空调制冷供暖到目前的热水一体化要求。由于地下矿物质能源的日益匮乏,致使新能源节能环保产品不断推出,近几年空气源热泵热水器受到广大用户的青睐，与之相关的节能产品相继走入市场,如三联供产品也受到推销人员的吹捧。近几年各大热泵生产厂家及知名空调厂家纷纷推出三联供机型，即同时可实现制冷、制热及加热生活热水功能。空气源热泵三联供系统就是基于这样的背景下开发出来的，空气源热泵三联供系统的使用解决了建筑中的空调及常年供应热水的要求。

关键字：空气热源泵；节能;发展

ﻬAbｓtraｃt

At pｒｅseｎt, ｗith the dｅvelopmeｎt of ｍulti ｕｓe of ｔhe bｕildinｇ, tｈｅ functiｏnal requiremｅnts ｏf central ａir cｏndｉtｉｏning ｉs alsｏ more and more wｉｄelｙ, ｆrom the traｄitionａｌ ａir conditiｏniｎg and

refｒigeration ｈeating to the ｃｕｒrｅｎｔ hｏt ｗaｔer inｔegration rｅquirements． Ｄｕｅ tｏ the ｉｎcrｅasinｇ scarcｉｔy of ｕｎｄeｒground

ｍｉneｒaｌ energy， resulｔｉng in new energy saving ａnｄ enｖiroｎmｅntal proｔecｔion pｒｏdｕcts coｎtiｎue tｏ introduce, iｎ recent yeaｒｓ, aｉr source hｅat puｍp waｔer hｅater bｙ tｈｅ maｊorｉｔｙ of uｓers ｏｆ all ageｓ， ａnd ｔhｅ eｎeｒｇy-sａvinｇ ｐｒoｄuｃts have eｎteｒeｄ thｅ ｍarkeｔ， ｓuch as ｔriple foｒ the prodｕct hａs alsｏ been ｔｏuｔed saｌes ｐｅrsｏｎnel． Iｎ rｅcent yｅaｒs, thｅ majｏr heat pｕmp

图2GHP主机结构示意图图1压缩式空气源热泵的工作原理燃气压缩式空气源热泵技术的应用研究陆淼1秦福涛1闵琳琳2（1.沈阳城市燃气规划设计研究院有限公司，辽宁沈阳110000；2.沈阳黎明航空发动机有限责任公司，辽宁沈阳110043）摘要：以沈阳燃气公司砂山办公场所的空调系统改造为例，对空气源热泵技术进行了详细介绍，包括分类、技术原理、节能原理，分析了燃气空气源热泵空调系统的组成、结构特点，总结了其应用优势。实践证明，燃气压缩式空气源热泵技术通过冬季采暖、夏季制冷的方式，既响应了国家提倡的“煤改气”蓝天工程的号召，又有利于该项技术在沈阳地区的示范推广。关键词：空气源热泵；燃气压缩式；GHP0引言随着环保压力的逐步加大，天然气作为一种新型清洁能源，近年来在城市供热系统中的应用日渐增多。新技术、新设备不断涌现，传统的燃气锅炉以及直燃机组受到功能和结构形式的限制，已经不能完全满足用户的需求。热泵技术是近些年备受关注的新能源技术，它不同于人们所熟悉的可以提高位能的机械设备泵，而是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过输入少量外部能量，再向人们提供可被利用的高品位热能。热泵在工作时，其本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统提高温度加以利用，整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大量高品位能源。按照能量来源的不同，可以分为空气源热泵、水源热泵、土壤源热泵等。1空气源热泵技术介绍1.1空气源热泵的分类空气源热泵技术按照工作原理的不同，可以分为吸收式热泵和压缩式热泵两类。吸收式热泵一般包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器与热交换器五个部分。吸收式热泵使用的工质为溴化锂或氨水。压缩式热泵一般由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀组成，使用的工质为新型环保制冷剂R410A。由于吸收式热泵技术应用在北方严寒地区的制冷效果差，吸收式热泵机组在国内中部地区多用于供暖，夏季制冷、冬季采暖的模式在国内暂无案例，吸收式机组体积相对压缩式热泵机组体积过大。因此，对于砂山办公场所的改造，选择使用压缩式空气源热泵。1.2压缩式空气源热泵技术原理压缩式空气源热泵的技术原理就是利用逆卡诺原理，以电动或者燃气驱动压缩机运行，吸收空气中大量的低温热能，通过压缩机的压缩变为高温热能，是一种节能高效的热泵技术。燃气作为驱动能源的机组成为GHP，电力作为驱动能源的机组叫做EHP。压缩式空气源热泵，将空气从蒸发器吸入，在顶端冷凝器排风口排出，利用温差与空气换热，吸收空气中的热能，并经过转化后利用，达到节能的目的。整个循环过程不会对空气质量造成任何影响，是真正环保、无污染的节能产品。图1是压缩式空气源热泵的工作原理。1.3压缩式空气源热泵技术的节能原理同样应用于采暖，输入的燃气热能或电能仅为工质的转化所需能量，空气源热泵的主要能量来源于空气，这部分能量占整体能量来源的60%～70%，因此，与传统的燃气锅炉相比，空气源热泵的供热效率是原来的1.8～2倍。空气源热泵的工作原理保证了其节能优势，GHP相对于EHP，其输入的能量为一次能源的天然气，相对于二次能源的电能不用经过能量转化，效率更高，同时也不会带来环保问题。2燃气空气源热泵空调系统的介绍2.1燃气空气源热泵（GHP）系统的组成GHP系统一般由室外机、室内机、连接管路、配套系统构成。其中，室外机是GHP的主机，一般设置在建筑物的屋面上，便于与热源（空气）进行热交换；室内机是终端机，设置在建筑物内，在建筑物房间内完成热交换；连接管路包括气相冷媒管、液相冷媒管、冷凝水管、控制线路等，此部分连接管路既可以在室内设置，也可以在室外设置，考虑到北方寒冷的气候特点，防止热量损失，北方地区一般设置在室内；配套系统一般是指为主机提供动力的系统，如燃气系统、电力系统，以及室内辅机等相关配套设备；GHP的工质采用的是对大无污染的R410A。2.2燃气空气源热泵（GHP）主机结构特点GHP的主机结构如图2所示。设计与分析◆ShejiyuFenxi

城市建筑Ｉ学者研究ｌ　ＵＲＢＡＮＩＳＭ　ＡＮＤ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｉ　ＳＣＨＯＬＡＲＳ’ＳＴＵＤＹ　

太阳能结合空气源热泵系统应用研究　Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｍｂｉｎｅｓ　ｗｉｔｈ　Ａｉｒ　Ｓｏｕｒｃｅ　Ｈｅａｔ　Ｐｕｍｐ　Ｓｙｓｔｅｍ　■王文周■ＷａｎｇＷｅｎｚｈｏｕ　【摘要】太阳能结合空气源热泵系统作为生活热水、低温采　暖热源、空调冷源，通过系统智能化优化控制及精准控温　运行模式，完全采集太阳能、空气能免费能源，实现了工　程上的节能、经济运行。　【关键词】太阳能空气源热泵低温采暖空调　ＩＡｂｓｔｒａｃｔＩ　Ｓｏｌａｒ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｍｂｉｎｅｓ　ｗｉｔｈ　ａｉｒ　ＳＯＵｌ＇Ｃｅ　ｈｅａｔ　ｐｕｍｐ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｓ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｈｏｔ　ｗａｔｅｒ，ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｈｅａｔ　ｓｏｕｒｃｅｓ　ｆｏｒ　ｈｅａｔｉｎｇ，ａｎｄ　ａｉｒ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｃｏｌｄ　ｓｏｕｒｃｅ，ｗｈｉｃｈ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｎ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｐｒｅｃｉｓｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｌａｒ　ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄｆｒｅｅ　ａｉｒ　ｓｏｕｒｃｅ　ｅｎｅｒｇｙ．　１Ｋｅｙｗｏ￣ｓＪ　ｓｏｌａｒ　ｅｎｅｒｇｙ，ａｉｒ　ｓｏｕｒｃｅ　ｈｅａｔ　ｐｕｍｐ，ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａ—　ｔｕｒｅ　ｈｅａｔｉｎｇ，ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　引言　近年来，太阳能作为取之不尽、用之不竭的可　再生能源，备受关注，在智能绿色建筑中的应用呈　上升趋势。主要收集太阳辐射热能．通过一次能量　转换，即可提供高温热水。　一、工程概况　工程所在地太阳能资源丰富，属中等太阳能辐　射区域，年太阳能辐射总量约５６００　ＭＪ／ｍ　，年日照　时数２７００以上。设计太阳能系统７５％以上制备热水、　采暖，２５％低温空气源热泵辅助满足冷热源供给。通　过风机盘管＋新风及采暖地盘管末端调节室内气流　组织，提高环境舒适度。　工程夏季制冷３个月，冬季采暖４个月，每天　Ｉ５　ｔ、５５￣Ｃ生活热水，设置蓄热水箱常年储备７０℃　采暖热水，建筑面积约１４００ｍ　，太阳能集热器按屋　面最大化利用资源的方式排布，冬季低温盘管供水　温度＞１３５℃，回水温度≤３０￣Ｃ，满足工程制热及采　暖蓄热需求。　二、工程系统原理及组成　Ｉ．制热、制冷、供暖系统原理（见图１）　

龙源期刊网

低温环境下空气源热泵的研究现状及展望

作者：吴卫平 魏忠鑫 窦秀华

来源：《山东工业技术》2017年第18期

摘 要：空气源热泵作为一种新型的节能减排环保装置，具有十分广泛的应用前景和前途。但是在低温环境下，空气源热泵的工作性能十分不稳定，而且制热效率比较低，这些弊端都阻碍了空气源热泵的进一步推广。本文总结了国内外的研究现状，进一步研究了低温环境下空气源热泵的相关改善措施，分析了相关的数据，并根据最新的研究现状，对今后的研究方向做出了新的展望。

关键词：低温环境；空气源热泵；现状；展望

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.18.245

0 引言

空气源热泵通过少量的高位电能做驱动，将空气中的低位热能进一步提升为高位热能，将空气中的能量加以利用。这一装置具有节能减排、高效无污染的优势，而空气源热泵作为一种新型的产品，在节能减排、降低对化石燃料依赖程度方面将拥有无限的发展潜力。虽然空气源热泵的运行效能比较好，但是在低温环境中空气源热泵系统并不能高效稳定的运行。究其原因，主要有以下几点：随着蒸发温度的降低，压缩比增大，致使排气温度过高，严重的时候可能导致压缩机烧毁；低温环境下，蒸发器表面容易结霜，空气流动阻力不断增加，导致制热量减少，从而导致性能下降；低温下，由于润滑油积存于气液分离器中，而粘度不断增加导致启动失油，进而降低了润滑效果。

1 关于低温环境下空气源热泵的国内外研究现状

由于在低温环境下，空气源热泵具有很多的弊端，而国内外的学者对其进行了大量的研究，其中包括以下几个方面：

补气増焓热泵系统能够有效改善低温环境下的制冷效果，进而降低压缩机的排气温度、提高制冷效果，以达到节能减排的目的。有相关学者发现在-10℃～-15℃的低温环境下，补气増焓热泵系统具有良好的制热效果和供暖温度，能够满足北方地区的冬季采暖。但是随着温度的不断升高，补气性能的效果却逐渐变差。在低温环境下，带闪发器的热泵系统比带过冷器的热泵系统更能够满足寒冷地区的供热需求，但是该系统却仅仅适合小型的空气源热泵系统。经过大量的研究现状表明，喷液冷却的压缩机引入辅助换热和性能优良的混合工质之后，空气源热泵系统的低温适应性进一步得到提高，但是该系统的可靠性却没有得到改善，因此补气増焓热泵系统的应用仍需要研究。 龙源期刊网