文献综述--空气源热泵冷热水机组在寒冷地区应用的分析

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1、 文献综述 题 目 空气源热泵冷热水机组在寒冷 地区的应用分析 学生姓名 专业班级 学 号 院（系） 机电工程学院 指导教师（职称） 完成时间 1 空气源热泵冷热水机组在寒冷地区应用的分析 摘 要 针对空气源热泵冷热水机组在寒冷地区冬季使用时结霜、热效率低等问题，提出一种双 级热泵系统，即由空气源热泵冷热水机组提供 1020温水，作为水源热泵的低位热源，组 成水源热泵供热系统。分析了这种系统的技术经济性，认为该系统是可行的，具有节能和环 保意义。 关键词 空气源热泵 水源热泵 冷热水机组 供暖 0 引言 由于空气源热泵冷热水机组具有诸多优点，作为中央空调的冷热源，近年来 在我国发展很快。生产厂

2、家已由 1995 年的十几家发展到现在的 40 多家。产品 品牌繁多，机组的冷热量规格齐全。目前，在我国的长江流域、黄河流域等地区 的应用十分广泛13 。甚至天津、西安等地也有应用实例 4 。这表明其应用 范围有北扩的趋势。而我国东北、华北、西北、内蒙古等地区冬季室外空气中含 水量很少，其结霜问题并不像长沙等地区那么严重。这是否意味着，在这些寒冷 地区也可以采用空气源热泵冷热水机组，在冬季为中央空调提供 50的热水？ 为寻找答案，笔者对空气源热泵冷热水机组在寒冷地区的应用进行了初步的分 析，以期为寒冷地区推广应用热泵空调系统创一条新路56。 1 空气源热泵冷热水机组在寒冷地区运行中存在的问题

3、以某台空气源热泵冷热水机组（R22）为例。假设其在北方寒冷地区的主要 城市中运行，在室外供暖计算温度条件下为中央空调系统提供 50热水，计算 出的机组的压缩比值列入表 1 中。 由表 1 明确看出： 机组在绝大部分的城市 （除 西安、济南、石家庄外）运行时的压缩比大于 10，哈尔滨甚至已超过 207。机 组运行的压缩比过大，会出现下列问题： 1）压缩机的容积效率降低，同时，由于蒸发压力过低，使吸气比体积变大， 制冷系统的质量流量变小。这样，机组的供热量会急剧减少。 2 2）活塞式压缩机单级系统的压缩比一般不超过 8。 鉴于此，可以说空气源热泵冷热水机组在北方最寒冷的时候是无法正常运行 的。 表

4、 1-1 空气源热泵冷热水机组设计工况时的压缩比 室 外 供 暖 计 算温度/ 供水温度/ 蒸发压力 p才 /kPa 冷 凝 压 力 pe/kPa 压缩比 pc/pe 哈尔滨 -26 50 109.92 2272.8 20.68 长春 -23 50 125.94 2272.8 18.05 沈阳 -19 50 150.11 2272.8 15.14 北京 -9 50 226.48 2272.8 10 天津 -9 50 226.48 2272.8 10 石家庄 -8 50 235.52 2272.8 9.65 太原 -12 50 200.98 2272.8 11.31 济南 -7 50 244.8

5、3 2272.8 9.28 呼和浩特 -19 50 150.11 2272.8 15.14 银川 -15 50 177.76 2272.8 12.79 西安 -5 50 264.29 2272.8 8.6 兰州 -11 50 209.22 2272.8 10.86 西宁 -13 50 192.99 2272.8 11.78 乌鲁木齐 -22 50 131.68 2272.8 17.26 2 空气源热泵冷热水机组在寒冷地区应用的技术措施 及应用方案 降低机组的压缩比是空气源热泵冷热水机组在寒冷地区正常运行的惟一途 径，因此，应采用技术措施降低该值8。利用机组向用户提供 1020的水，而 不提供

6、50水，可以降低机组运行的压缩比；这低温水再作为水源热泵的低位 热源，由水源热泵向室内供暖。按此思想，提出 3 种工程上可行的方案。 方案 1 利用空气源冷热水机组提供的 1020水作为水环热泵的辅助热 3 源，与水空气热泵组成双级热泵系统，如图 1 所示。冬季，机组从室外空气中 吸取热量，再通过水空 气 热 泵加热室内空气，以达供暖目的；夏季，室内 的余热通过空气源热泵冷热水机组或冷却塔向室外释放。 该方案可解决由于目前 我国各类建筑物内的余热量小（内部负荷不大，建筑物的内区面积又小）无法使 用传统的水环热泵空调系统的问题。 图 2-1 作为水环热泵空调系统的低位热源时的系统示意图 1 水空气热泵 2 热泵水环路中的循环水泵 3 板式换热器 4 冷却塔水环路 中的循环泵 5 空气水热泵（空气源热泵冷热水机