空气/水热泵机组在寒冷地区应用的分析
空气
/
水热泵机组是双级祸合水环热泵空调系统的第
1
级，而水
/
空气热泵机组是系统的
第
2
级。众所周知，双级藕合水环热泵空调系统中水
/
空气热泵机组的运行工况同单独使用
的传统水环热泵工况是一致的，而工况不同的是空气
/
水热泵机组。因此，在双级藕合水环
热泵空调系统中，只要空气
/
水热泵机组能在恶劣工况
(
如室外供暖计算温度
)
下正常运行，
其系统就可正常运行。也就是说，空气
/
水热泵机组在寒冷地区可靠运行是整个双级祸合水
环热泵空调系统可靠运行的关键。空气
/
水热泵机组是近十几年中发展最快、应用最广泛的
一种新型空调冷热源设备，其在我国长江流域、黄河流域等地区的中央空调中应用越来越广
泛。但是，由于我国北方地区室外气沮过低，导致传统的空气源冷热水机组在寒冷地区运行
时的压缩比大于
10
，哈尔滨甚至超过
20
。机组的压缩比过大会出现下列问题
①压缩机的容积效率降低，同时吸气比容变大，制冷系统的质量流量变小。这样，机
组的供热量急剧减少。
②系统的性能系数变小。
③活塞式压缩机单级系统压缩比不超过
8.
因此，空气
/
水热泵机组难以在我国北方寒冷地区运行。基于上述情况，首先要解决的
问题就是双级祸合水环热泵空调系统中的空气
/
水热泵机组在寒冷地区可靠运行问题。为此，
我们采用了以下技术措施。
①将系统的空气
/
水热泵机组的供水沮度由
45 ^} 50
℃改为供
10^-20
℃的温水，以解决
压缩比过大问题。
②将传统的空气
/
水热泵机组的整体结构形式改为分体式结构形式，以解决由于环境气
温过低压缩机常出现的制冷剂冷迁移、低沮启动、润滑油猫度过大等问题。
③我国北方寒冷地区，冬季室外空气中含水量很少，在冬季空气
/
水热泵机组基本是不
结霜的。但在过渡季，
-5^-0
℃之间有雾或雨雪天气是空气
/
水热泵机组最恶劣的运行工况，
结霜严重将造成机组运行的不稳定，因此要解决除霜问题。
我们曾对空气
/
水热泵机组进行过一些简单的计算，从机组的压缩比、容积效率、供热
量和压缩机耗功等方面对空气
/
水热泵机组在寒冷地区的运行做出评价。
(1)
计算参数计算参数取为以下几个。
①室外气温取各地区的室外采暖计算温度。
②机组的蒸发温度
(t})
比被冷却空气出口温度低
8^-100C
，本书取最小值
80C o
③热水供水温度分别为
100C, 130C, 200C, SO0C,
④机组的冷凝温度
(t})
比热水供水温度高
7^}140C
，本书取最小值
70C ,
⑤制冷剂为
R22o
⑥其他计算参数值查
R22
性能表可得。
(2)
计算结果与分析表
6-2
给出供
20
℃或
13
℃水机组的压缩比和容积效率。当室外
气温为一
5 0C
，向用户提供
50
℃热水时，机组的压缩比为
8. 6
，容积效率为。
. 499
。与表
6-2
相比较，可以明显看出
:
机组在室外供暖计算温度下，提供
20
℃热水时，除了哈尔滨、长
春外，其余的城市中选用空气源热泵冷热水机组时，其压缩比均小于
8. 6
，而容积效率均大
于。
. 499;
若提供
13c
温水时，在哈尔滨、州
C
春、沈阳、北京、天津、石家庄、太原，济
南、呼和浩特、银川、西安、兰州、西宁
r
乌鲁木齐等城市中选用空气源热泵冷热水机组，其
压缩比均小于
8. 6
，而容积效率均大于。
. 499
。这充分表明，从机组的压缩比和容积效率来看，
空气源热泵冷热水机组在室外供暖设计温度下，提供
13-}-20
℃水工况是可以正常运行的
表
6-3
给出机组由室外空气温度一
5
℃提供
50
℃热水工况变化到室外供暖计算温度，提
供
20
℃水或
13
℃水工况时供热量的变化率。
当机组在室外空气温度为一
50C
，供
50
℃热水工况下运行时，其供热量为
10000
，则机
组在室外供暖计算温度下，提供
20
℃热水工况时，北京、天津、石家庄、太原、济南、兰
州等城市中，机组供热量均大于
7000a
，西安超过
65.3700
，济南超过
50.7500
，最小的西
宁也达
11. 04
。在哈尔滨、长春、沈阳、呼和浩特、银川、乌鲁木齐等城市中，机组供热
量小于
10000
。这是因为室外供暖计算温度太低，蒸发温度也低，使之吸气比容太大，制冷
循环的质量流量变小。在这些城市中，若提供
13C
温水时，除了银川外，其他城市中机组
供热量仍小于
100
，不过，其减少量有所变小例如，哈尔滨地区机组供热量的减少值由
55. 21 0 o
减少到
45. 23
，沈阳由
22. 66 0 o
减少到
11.800
。这充分表明，除了哈尔滨、长春
外，其他地区机组在采暖室外计算温度下供
13^-20
℃热水工况时，其供热量降低不多，而
西北地区反而增加供热量。
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