熱泵機(jī)組的高效化
在 熱泵工程中，常以 熱泵機(jī)組的能效比(EER)大小來描述熱泵機(jī)組的耗功的多少.也就是說熱泵機(jī)組的EER值愈大，熱泵機(jī)組在供同樣熱最情況下，其耗功愈少。目前，各類熱泵機(jī)組能效比(EER)差異很大.即使同一類型的 熱泵機(jī)組，不同廠家生產(chǎn)的機(jī)組能效比也相差很大，如果讓給出了部分水/空氣熱泵機(jī)組和空 氣/水熱泵機(jī)組制熱能效比(EER)可看見，其EER值相差很大，這給我們兩點(diǎn)啟示:
(1) 在設(shè)計(jì)選用機(jī)組時(shí)應(yīng)進(jìn)行比較，從中選優(yōu)；
(2) 提高熱泵機(jī)組性能的空間還很大.應(yīng)引起業(yè)內(nèi)的關(guān)注與研究。
現(xiàn)以空氣源熱泵為例，說明改善和提高空氣源熱泵能效比的途徑與措施:
(1) 改善 熱泵機(jī)組的能量調(diào)節(jié)特性是提高機(jī)組能效比的重要途徑。文獻(xiàn)<<電動(dòng)熱泵的應(yīng)用>>中明確指出，無能量調(diào)節(jié)的空氣/空氣熱泵性能系數(shù)(COP值)約為3，有50%能量調(diào)節(jié)的空氣/空氣能熱泵CUP值約為4(比無能量調(diào)節(jié)的熱泵機(jī)組COP值提高約30％)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)能量調(diào)節(jié)的空氣/ 空氣能熱泵COP可以高達(dá)到6-7。由此可見，在熱泵機(jī)組設(shè)計(jì)中，設(shè)有安全、可靠的能量調(diào)節(jié)裝置是十分必要的。目前常用的能量調(diào)節(jié)方法有: 1） 小型往復(fù)式、滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式、渦旋式壓縮機(jī)常采用停/開的雙位控制進(jìn)行能量調(diào)節(jié)；
2) 多缸往復(fù)式壓縮機(jī)可通過自動(dòng)控制汽缸卸載實(shí)現(xiàn)能量調(diào)節(jié)；
3) 螺桿式壓縮機(jī)通常是由自動(dòng)控制滑閥或柱塞閥來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)能量調(diào)節(jié)；
4) 離心式壓縮機(jī)大多采用葉輪人口導(dǎo)閥開度調(diào)節(jié)能量；
5) 熱泵機(jī)組可用多臺壓縮機(jī)并聯(lián)的方式或變級電動(dòng)機(jī)分級調(diào)節(jié)能量；
6) 熱泵機(jī)組采用變速技術(shù)進(jìn)行能量調(diào)節(jié)，使制熱量與系統(tǒng)負(fù)荷協(xié)調(diào)變化，實(shí)現(xiàn)無級變速調(diào)節(jié)，常用的變速調(diào)節(jié)方法有交流變頻調(diào)節(jié)和直流無刷電動(dòng)機(jī)調(diào)速，采用直流無刷電動(dòng)機(jī)調(diào)速壓縮機(jī)的能效比比變頻調(diào)節(jié)高10%-20%；
7) 熱泵機(jī)組采用數(shù)碼渦旋式壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)，數(shù)碼渦旋式壓縮機(jī)是定頻變?nèi)菹到y(tǒng)中常選用的壓縮機(jī)，等等。
(2) 空氣源熱泵冷熱水機(jī)組采用分體結(jié)構(gòu)形式有利于提高機(jī)組在低溫工況下運(yùn)行的可靠性和能效比。目前，國內(nèi)空氣源熱泵冷熱水機(jī)組通常采用整體結(jié)構(gòu)形式。整體式空氣源熱泵冷熱水機(jī)組設(shè)置在室外，當(dāng)室外氣溫過低時(shí)，引起空氣源熱泵熱損失加大、潤滑油的潤滑效果變差、制冷劑的冷遷移、能效比下降等問題。為此，在熱泵用的壓縮機(jī)的曲軸箱或機(jī)殼中裝設(shè)適當(dāng)功率的潤滑油的電加熱器，以避免出現(xiàn)上述問題。但這勢必要多耗電能，使EER值變小。我們在雙級藕合熱泵集成系統(tǒng)的研究中，將整體式空氣源熱泵冷熱水機(jī)組改為分體式空氣源熱泵冷熱水機(jī)組.避免了壓縮機(jī)在低溫下運(yùn)行出現(xiàn)上述問題，經(jīng)幾年的運(yùn)行看，其效果十分好。 (3) 用于寒冷地區(qū)的空氣源熱泵冷熱水機(jī)組，宜選用閃噴系統(tǒng)設(shè)計(jì)、兩次節(jié)流準(zhǔn)二級螺桿壓縮機(jī)熱泵循環(huán)、一次節(jié)流準(zhǔn)二級渦旋壓縮機(jī)熱泵循環(huán)、帶中間冷卻器的兩級壓縮循環(huán)、帶有經(jīng)濟(jì)器的兩級熱泵循環(huán)、單雙級藕合熱泵循環(huán)等系統(tǒng)形式，以提高空氣源熱泵機(jī)組在大壓縮比工況下的能效比。
(4) 結(jié)霜使 空氣源熱泵的應(yīng)用和發(fā)展受到了一定的限制，因此目前國內(nèi)外開展了一些空氣源熱泵結(jié)霜與融霜特性的研究工作。其研究內(nèi)容主要有: 1) 霜的形成機(jī)理；
2) 空氣源熱泵室外換熱器結(jié)霜特性；
3) 結(jié)霜過程的實(shí)驗(yàn)研究；
4) 融霜時(shí)各部件與系統(tǒng)運(yùn)行特性:
5) 空氣源熱泵除霜的自動(dòng)控制:
6) 空氣源熱泵除霜新系統(tǒng)；
7) 延緩空氣源熱泵結(jié)霜的技術(shù)措施；
8) 無霜空氣源熱泵系統(tǒng)的創(chuàng)新及室外換熱器傳熱傳濕的研究；
9) 空氣源熱泵誤除霜特性的實(shí)驗(yàn)研究等。
其研究的目的在于改善空氣源熱泵運(yùn)行特性，提高空氣源熱泵運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
(5)不斷改進(jìn)空氣源熱泵各組成部件的性能和優(yōu)化匹配。例如:用雙向儲液器替代高壓儲液器和汽液分離器等；用電子膨脹閥替代毛細(xì)管或熱力膨脹閥；高效換熱器的應(yīng)用和改進(jìn)蒸發(fā)器、冷凝器的結(jié)構(gòu)形式；選用大一些的供熱泵專用壓縮機(jī)等。通過上述措施改善和提高機(jī)組的能效比也是值得關(guān)注的途徑。
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