低温环境下空气源热泵的应用分析

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　　摘要：空气源热泵是一种新型的节能减排环保装置，其以少量的高位电能作为驱动，提升空气中的低位热能为高位热能，利用空气中的能量，具有节能减排、高效无污染的特点。但在低温环境下空气源热泵工作性能缺乏稳定性，制热效率不高，这对空气源热泵的进一步推广带来了较大的阻碍。文中从空气源热泵及其特点入手，分析了低温环境下空气源热泵的应用，并进一步对低温环境下空气源热泵的展望进行了具体的阐述。
　　关键词：低温环境;空气源热泵;特点;应用;展望
　　1空气源热泵及其特点
　　由于热泵属于节能装置，能够将低位热能转换为高位热能，达到节约不可再生能源的目的。空气源热泵以空气作为低温热源，在运行中需要消耗一定的电能来保证为用户提供热能。作为高效节能装置，空气源热泵具有较多的优点。其以空气作为热源，不仅能够迅速补充，而且不受地理条件限制。利用空气源热泵吸收空气中的热量，并将其转化为高温热能，将水加热到供暖需要的温度。在将空气热能转换为高位热能时需要消耗少量的电能，相较于其他供热设备，其输出能量与输入电能之比具有较强的优势。在空气源热泵系统运行过程中，不存在传统的热水系统运行中危险，热水通过高温冷媒与水进行交换，实现电水物理上的分离，其热水系统具有较高的安全性和可靠性。而且空气源热泵使用范围十分广泛，使用寿命较长，维护费用不高，能够实现智能化控制，运行十分稳定。
　　在实际空气源热泵应用过程中也存在显著的缺点。其在我国部分地区应用时存在结霜问题，在夏热冬冷地区应用时，由于空气湿度大，冬季室外温度低，当室外换热器表面温度低于周围空气露点温度时，换热器表面则会出现结霜情况，从而影响传热效果，严重时还会出现停机情况。而且在结霜状态下，热泵制热性能系数和可靠性都会下降。在空气源热泵运行中，由于空气比热容较小，要想获得所需要的热量，则需要较多的空气量，在加大风机风量过程中，空气源热泵装置噪声也会较大。
　　2低温环境下空气源热泵的应用
　　2.1限制因素
　　在低温环境下应用空气源热泵过程中，当室外温度下降时，建筑物热负荷也会不断变大，空气源热泵的制热量则会减少。这主要是由于室外温度下降过程中，空气中含有的热量会减少，空气源热泵需要更多的空气量才能满足运行要求，在压缩比增大的情况下，压缩机容积效率则会下降，因此在低温状态下空气源热泵单位质量供热量则会减少。这也导致在低温环境下空气源热泵机组供热量会出现不足的情况。同时在室外低温环境下，压缩机排气温度会处于较高水平，这必然也会对机组的正常运行带来较大的影响。低温工况下，吸气管回油困难，在气液分离器内会积存大量的润滑油，而且低温下润滑油会更粘稠，润滑效果下降，从而导致失油问题发生，影响空气源热泵的正常运行。另外，随着蒸发温度的不断下降，制冷剂质量流量也会越来越少，压缩机会出现冷却不足问题，导致电机过热，严重时还会出现电机被烧毁的情况。
　　2.2解决方法
　　针对于低温环境下空气源热泵稳定可靠的运行的诸多限制性因素，可以利用双级耦合热泵，即通过空气源热泵冷热水机组来进行低温水制备，并利用水环路将低温水送至室内各个热泵机组中，空气热泵从水中汲取热量，实现对室内空气的加热，达到供暖的目的。也可能利用单双级混合式热泵供暖系统，其在室外温度适宜情况下进行单级运行，只有在室外温度过低时才按双级运行，具有较好的节能和环保效果。在该系统中，利用水循环将两套单级压缩热泵系统有效的联系起来，组合成为一个新的双级耦合热泵系统，热量在输送和转换过程中损失率较低，同时还使用户节省了供暖设备，具有更好的节能性和经济性，能耗片地较低水平，与时代发展的需求相符合。
　　3低温环境下空气源热泵的展望
　　由于空气源热泵具有高效、节能和减排等优势，因此其具备非常好的市场前景。而且随着科学技术的发展和进步，空气源热泵系统功能更具多样性，这也对产品的可靠性提出了更高的要求。在低温环境下为了提高空气源热泵应用的可靠性，我国加快了制冷技术的研发进度，同时将蓄热技术在提供能源利用效率和环保方面进行应用，通过对蓄热型热泵的应用，可以有效的热泵系统的运转效率，同时将相变材料与热泵技术有效结合，发挥各自的优势，有利于进一步提高低温环境下空气源热泵系统的性能。在今后的实际工作中，需要加快对适合低温环境下运行的空气源热泵系统的开发，充分的利用先进的科学技术推进系统的动态仿真，不断优化空气源热泵系统，不断增强空气源热泵系统的制热效率和系统运行的稳定性。
　　由于低温环境下空气源热泵系统运行过程中蒸发器表面结霜会对制热效果带来较大的影响，并影响空气源热泵系统运行的稳定性，因此为了提高空气源热泵系统低温环境下的性能，需要加大对除霜技术的研究。利用电热除霜虽然操作较为简单，除霜效果较好，但存在耗电量大的问题，而且无法在大型装置中进行应用。逆循环除霜效果较好，简单易行，但實际运行中系统稳定性差，无法实现有效控制。基于各种除霜技术的比较分析，利用相变蓄能系统可以短时间达到除霜效果，能耗少，而且系统具有较高的稳定性，因此可以在实践中加快推广应用这项除霜技术，保证空气源热泵系统在低温环境中运行的可靠性。
　　4结束语
　　低温环境下普遍存在采暖期长的问题，利用空气源热泵可以有效的实现不可再生资源的节约，减少对环境的污染，具有较好的节能、环保效果。因此需要加大对空气源热泵在低温环境下应用的研究力度，通过应用适宜低温环境下运行的空气源热泵，保证系统运行的稳定性和可靠性，实现能源的节约。
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