噴氣增焓空氣源熱泵低溫運(yùn)行性能的實(shí)驗(yàn)研究

冉小鵬，鄒臣堡，李蘆劍，王林，翟曉強(qiáng)

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噴氣增焓空氣源熱泵低溫運(yùn)行性能的實(shí)驗(yàn)研究

冉小鵬*1，鄒臣堡1，李蘆劍2，王林2，翟曉強(qiáng)1

（1-上海交通大學(xué)，上海 200020；2-太原市威邇思科技有限公司，山西太原 030008）

本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)噴氣增焓（Enhanced Vapor Injection，EVI）低溫空氣源熱泵系統(tǒng)，研究補(bǔ)氣對(duì)系統(tǒng)性能和參數(shù)的影響，測(cè)試EVI系統(tǒng)在低溫下穩(wěn)定運(yùn)行的可行性。結(jié)果表明，EVI改善了空氣源熱泵低溫運(yùn)行排氣溫度過(guò)高的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了-20 ℃環(huán)境溫度下的穩(wěn)定運(yùn)行；補(bǔ)氣提高了系統(tǒng)性能，多個(gè)測(cè)試工況下，41 ℃出水溫度時(shí)制熱量最高提升了43.0%，性能系數(shù)（Coefficient of Performance，）最高提升了28.3%；相對(duì)補(bǔ)氣量的增加對(duì)系統(tǒng)的性能改善呈現(xiàn)先增加后變緩至下降的趨勢(shì)，存在一個(gè)最優(yōu)的相對(duì)補(bǔ)氣量使得系統(tǒng)能效最高；打開(kāi)補(bǔ)氣閥后吸氣壓力和排氣壓力均有所提高；-12 ℃環(huán)境溫度時(shí)吸氣壓力較關(guān)閉補(bǔ)氣閥時(shí)提高了14.1%，排氣壓力較關(guān)閉補(bǔ)氣閥時(shí)提高了2%。

噴氣增焓；經(jīng)濟(jì)器；空氣源熱泵；性能測(cè)試

0 引言

中國(guó)北方等寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)占國(guó)土面積的70%以上，這些地區(qū)每年有接近1/3的時(shí)間需要供暖，供暖模式大多依賴于傳統(tǒng)的燃煤供暖，冬季北方的霧霾很大程度上與這種供暖方式有關(guān)。依據(jù)《2016年北京市農(nóng)村地區(qū)村莊“煤改清潔能源”和“減煤換煤”工作實(shí)施方案》[1]，空氣源熱泵是重點(diǎn)推薦的改造方案。作為“煤改電”領(lǐng)頭羊的空氣源熱泵，具有效率高、無(wú)污染、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)。空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在夏熱冬冷地區(qū)能夠滿足建筑的制冷及制熱需求[2]。但受制于氣候影響，空氣源熱泵在環(huán)境溫度較低的情況下會(huì)產(chǎn)生壓縮比大、排氣溫度高、制熱量不足、循環(huán)性能差等問(wèn)題[3]。低溫環(huán)境下，蒸發(fā)器表面存在結(jié)霜問(wèn)題，霜層導(dǎo)熱熱阻削弱了空氣與制冷劑之間的換熱，且阻塞了空氣流量，導(dǎo)致蒸發(fā)器的換熱量減少[4]。噴氣增焓能有效降低壓縮機(jī)排氣溫度，改善空氣源熱泵在低溫下的運(yùn)行性能。WANG等[5]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在-17.8 ℃環(huán)境溫度下，噴氣增焓（Enhanced Vapor Injection，EVI）系統(tǒng)比普通空調(diào)系統(tǒng)制熱量提高了30%，性能系數(shù)（）提高了20%。隨著出水溫度的提高，普通熱泵的制熱量下降，而EVI系統(tǒng)的制熱量幾乎保持不變[6]。EVI分為閃發(fā)器系統(tǒng)及經(jīng)濟(jì)器系統(tǒng)，閃發(fā)器系統(tǒng)由于補(bǔ)氣回路沒(méi)有換熱溫差，且補(bǔ)氣口制冷劑過(guò)熱度不高，理論高于經(jīng)濟(jì)器系統(tǒng)[7]。但閃發(fā)器系統(tǒng)中，閃發(fā)器內(nèi)壓力低于補(bǔ)氣壓力時(shí)會(huì)產(chǎn)生回流，運(yùn)行控制困難，經(jīng)濟(jì)器系統(tǒng)補(bǔ)氣口壓力低于排氣壓力，不會(huì)產(chǎn)生回流，存在比閃發(fā)器系統(tǒng)更大的運(yùn)行范圍[8]。EVI系統(tǒng)在補(bǔ)氣回路上采用膨脹閥，對(duì)主回路的膨脹閥控制產(chǎn)生了影響，合適的控制策略對(duì)系統(tǒng)性能的提升有明顯的作用。主膨脹閥和輔助膨脹閥的開(kāi)度決定了補(bǔ)氣量及中間壓力，XU等[9]認(rèn)為補(bǔ)氣量在12%~16%之間時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行在最佳的狀態(tài)。藕俊彥等[10]搭建了R417A制冷劑的噴氣增焓空氣源熱泵，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在補(bǔ)氣量最佳時(shí)中間壓力滿足P= 。經(jīng)濟(jì)器研究方面，郭曉鵬[11]搭建了經(jīng)濟(jì)器模型，分析了經(jīng)濟(jì)器流道布置的影響，認(rèn)為下游取液可以提升換熱量及減少壓降。不同制冷劑應(yīng)用于EVI系統(tǒng)上也存在差異，CAO等[12]認(rèn)為，使用R22/R600a混合制冷劑應(yīng)用于EVI上性能高于R22。對(duì)于將噴氣增焓應(yīng)用于變頻壓縮機(jī)、壓縮機(jī)補(bǔ)氣口開(kāi)口位置及中間壓力對(duì)性能的影響等方面，各國(guó)研究者也做了許多研究[13-15]。

本文采用渦旋壓縮機(jī)，設(shè)計(jì)了一套以R410A為制冷劑的EVI經(jīng)濟(jì)器低溫空氣源熱泵系統(tǒng)。系統(tǒng)主回路和補(bǔ)氣回路均采用可調(diào)節(jié)的電子膨脹閥，通過(guò)主回路和補(bǔ)氣回路不同的膨脹閥開(kāi)度組合，研究補(bǔ)氣量對(duì)運(yùn)行性能和工況的影響、變工況下EVI系統(tǒng)的運(yùn)行性能及低溫工況下EVI系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

1 經(jīng)濟(jì)器EVI系統(tǒng)

單個(gè)壓縮機(jī)的噴氣增焓技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)的類兩級(jí)壓縮，因此也叫準(zhǔn)二級(jí)壓縮。其原理是在壓縮機(jī)中開(kāi)設(shè)補(bǔ)氣口，將高壓側(cè)單獨(dú)引出一路節(jié)流并經(jīng)經(jīng)濟(jì)器換熱噴入壓縮機(jī)中，降低壓縮機(jī)排氣溫度。補(bǔ)氣回路的存在增大了高壓側(cè)的制冷劑流量，實(shí)現(xiàn)制熱量的大幅提升，同時(shí)改善了壓縮機(jī)壓縮工況。流量增加導(dǎo)致壓縮機(jī)功耗增加，但制熱量的增幅更為明顯，使得系統(tǒng)提高。準(zhǔn)二級(jí)壓縮過(guò)程分為四個(gè)階段：準(zhǔn)低壓級(jí)壓縮過(guò)程、中間補(bǔ)氣過(guò)程、準(zhǔn)二級(jí)壓縮過(guò)程、等容壓縮或等容膨脹過(guò)程[16]。

圖1 經(jīng)濟(jì)器EVI系統(tǒng)流程

圖2 經(jīng)濟(jì)器EVI系統(tǒng)壓焓圖

第一階段：與普通的容積式壓縮一致，壓縮機(jī)吸入來(lái)自蒸發(fā)器的過(guò)熱氣體，依靠基元容積的改變壓縮至中間壓力；此過(guò)程可以抽象為等熵壓縮過(guò)程，通過(guò)壓縮效率來(lái)修正。

第二階段：第一階段壓縮結(jié)束后壓縮基元與補(bǔ)氣口聯(lián)通，補(bǔ)氣壓力大于基元壓力時(shí)補(bǔ)氣回路內(nèi)的制冷劑進(jìn)入基元邊混合邊壓縮，由于混合時(shí)間短，此過(guò)程可視為等容混合過(guò)程；對(duì)于沒(méi)有設(shè)置單向閥的閃發(fā)器系統(tǒng)，當(dāng)補(bǔ)氣壓力小于壓縮基元內(nèi)壓力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生回流損失。

第三階段：此過(guò)程也是近等熵壓縮的多變過(guò)程，可以抽象為等熵壓縮過(guò)程，通過(guò)壓縮效率來(lái)修正；一級(jí)壓縮后的制冷劑與補(bǔ)氣回路的制冷劑混合后，制冷劑流量增加，相對(duì)的是制熱量和壓縮機(jī)功率的提升。

第四階段：渦旋壓縮機(jī)在偏離設(shè)計(jì)工況后，由于其定容積比的特性，容易出現(xiàn)過(guò)壓縮及欠壓縮的工況；過(guò)壓縮及欠壓縮可分別視為等容膨脹及等容壓縮過(guò)程，壓縮結(jié)束后從排氣口流出進(jìn)行循環(huán)。

對(duì)于壓縮機(jī)滿足質(zhì)量守恒：

對(duì)于經(jīng)濟(jì)器滿足能量守恒：

(2)

系統(tǒng)總體性能滿足：

(5)

式中：

1-9——各點(diǎn)比焓，kJ/kg；

1——吸氣回路制冷劑質(zhì)量流量，kg/s；

2——補(bǔ)氣回路制冷劑質(zhì)量流量，kg/s；

——總制冷劑質(zhì)量流量，kg/s；

——壓縮機(jī)功率，kW；

0——蒸發(fā)器吸熱量，kW；

Q ——制熱量，kW。

由式(1)~式(6)可知，在相同蒸發(fā)溫度和冷凝溫度下，補(bǔ)氣主要增加的壓縮功為2(4-3)，增加的蒸發(fā)器吸熱量為1(5-7)，增加的制熱量等于壓縮功與吸熱量之和，因此補(bǔ)氣一定會(huì)增加系統(tǒng)的制熱量。制熱量的直接影響因素為流經(jīng)冷凝器的制冷劑質(zhì)量流量及進(jìn)出口焓差，冷凝器制冷劑流量取決于補(bǔ)氣量和蒸發(fā)器內(nèi)的流量，而進(jìn)出口焓差取決于壓縮機(jī)的排氣溫度。對(duì)于一個(gè)確定的系統(tǒng)，制熱量增大的同時(shí)冷凝溫度也會(huì)上升，實(shí)際增加的制熱量大于定冷凝溫度的理論值。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，設(shè)計(jì)了一臺(tái)用于北方低溫地區(qū)采暖商用空氣源熱泵機(jī)組。采用兩臺(tái)名義功率為12 HP的大金JT355DJMY1@K4補(bǔ)氣渦旋壓縮機(jī)，氣缸容積是132.2 cm3/r，額定輸入功率9.0 kW，額定轉(zhuǎn)速2,900 r/min；蒸發(fā)器采用翅片管式換熱器，銅管為 9.52×0.28 mm紫銅管，按正三角形排列，管間距為25 mm，共3排管，每排40根，單根有效管長(zhǎng)1,860 mm，翅片采用整張鋁制套片，制冷劑流路分為15路，每路8根管；冷凝器采用佛山鑫雷節(jié)能公司的GBL12-CME型管殼式換熱器，內(nèi)置2根 25.4×1.2 mm外螺紋管，單根管長(zhǎng)650 mm，水走管側(cè)，制冷劑走殼側(cè)；經(jīng)濟(jì)器采用江蘇遠(yuǎn)卓的ZL20B型板式換熱器，共34片，單片有效傳熱面積0.02 m2；主路膨脹閥采用三花DPF(Q)3.0C-08型電子膨脹閥，通徑為3.0 mm，開(kāi)度用EEV1表示；輔路膨脹閥采用三花DPF(TS1)1.65C-03型電子膨脹閥，通徑為1.65 mm，開(kāi)度用EEV2表示；使用R410A冷媒，單個(gè)系統(tǒng)充注量為8.5 kg；為了安全起見(jiàn)，冷凝器出口處設(shè)置有儲(chǔ)液器，蒸發(fā)器出口設(shè)置有氣液分離器；兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)加熱同一個(gè)水箱，實(shí)驗(yàn)樣機(jī)放置于恒溫環(huán)境間內(nèi)。

測(cè)量方法為在同一工況下設(shè)置相同的主回路電子膨脹閥開(kāi)度，調(diào)節(jié)補(bǔ)氣回路的電子膨脹閥開(kāi)度來(lái)改變補(bǔ)氣量、補(bǔ)氣壓力等參數(shù)，以此獲得系統(tǒng)性能與補(bǔ)氣量的關(guān)系。環(huán)境間使用電加熱及冷水機(jī)組控制環(huán)境的溫度，最低可達(dá)-20 ℃。除高低壓保護(hù)、高低溫保護(hù)等必要保護(hù)設(shè)置外，其他參數(shù)均設(shè)置成手動(dòng)調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)工況如表1所示：出水溫度為35 ℃及41 ℃，環(huán)境溫度為-20 ℃、-12 ℃、-6 ℃、0 ℃、7 ℃和15 ℃。在同一個(gè)工況下，測(cè)試不同的電子膨脹閥開(kāi)度組合下的系統(tǒng)性能變化。

制熱量由式(7)計(jì)算，由式(6)計(jì)算。溫度測(cè)量采用PT100，精度為±0.1 ℃，壓力變送器精度為±0.3%，功率計(jì)精度為±0.5%，水流量計(jì)精度為±0.5%。

式中：

m——水流量，kg/s；

——水比熱容，kJ/(kg·℃)，取4.2；

in——進(jìn)水溫度，℃；

out——出水溫度，℃。

表1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試工況

圖3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程

3 結(jié)果與分析

3.1 系統(tǒng)性能隨補(bǔ)氣的變化

系統(tǒng)整體性能變化如圖4~圖6所示，隨著補(bǔ)氣閥開(kāi)度的增加，制熱量不斷增加，且增加趨勢(shì)越來(lái)越平緩。在-12 ℃環(huán)境溫度工況下，打開(kāi)補(bǔ)氣后EEV2補(bǔ)氣開(kāi)度為40%的制熱量比開(kāi)度為20%的制熱量增加了8.0%，開(kāi)度為60%時(shí)，制熱量?jī)H比40%時(shí)增加了0.5%。在-6 ℃環(huán)境溫度下，制熱量在40%補(bǔ)氣開(kāi)度下達(dá)到最高，繼而隨著開(kāi)度增大而減小，出現(xiàn)“過(guò)補(bǔ)氣”狀態(tài)。這是由于相對(duì)補(bǔ)氣量由主路膨脹閥和補(bǔ)氣膨脹閥之間的相對(duì)開(kāi)度及系統(tǒng)工況確定，主路膨脹閥開(kāi)度保持不變而補(bǔ)氣閥開(kāi)度增大，使得相對(duì)補(bǔ)氣量增大。相對(duì)補(bǔ)氣量增加初期對(duì)系統(tǒng)的性能改善顯著，而后期由于補(bǔ)氣膨脹閥開(kāi)度過(guò)大使得制冷劑節(jié)流不充分，對(duì)壓縮機(jī)冷卻不完善以及對(duì)主回路的制冷劑冷卻不夠。系統(tǒng)的功耗隨著補(bǔ)氣開(kāi)度的增加而增加，且保持較高增速。相對(duì)補(bǔ)氣量增大初期，制熱量增加的比例大于功耗，后期制熱量增加變緩而功耗仍快速增加，使得系統(tǒng)的先增后減，存在一個(gè)最佳相對(duì)補(bǔ)氣量使得系統(tǒng)能效最高。不同環(huán)境溫度對(duì)功耗的影響不大，對(duì)制熱量的影響較大，環(huán)境溫度的升高提高了蒸發(fā)溫度，壓縮機(jī)吸氣制冷劑密度增大，制冷劑流量增加提升了制熱量，因此環(huán)境溫度較高能得到較好的。

3.2 排氣溫度隨補(bǔ)氣的變化

排氣溫度過(guò)高是影響普通熱泵低溫運(yùn)行的重要因素之一，圖7~圖8是系統(tǒng)1和系統(tǒng)2排氣溫度隨著補(bǔ)氣閥開(kāi)度改變的變化趨勢(shì)。環(huán)境溫度越低，壓縮機(jī)壓比越大，使得排氣溫度越高。在7 ℃環(huán)境溫度下，不開(kāi)補(bǔ)氣時(shí)系統(tǒng)的排氣溫度為82 ℃，在-12 ℃環(huán)境溫度下，不開(kāi)補(bǔ)氣系統(tǒng)的排氣溫度達(dá)到了107 ℃，接近高溫保護(hù)上限。打開(kāi)補(bǔ)氣后，系統(tǒng)排氣溫度迅速下降，-12 ℃環(huán)境溫度下，20%補(bǔ)氣開(kāi)度時(shí)排氣溫度下降到了77 ℃，而40%補(bǔ)氣開(kāi)度時(shí)排氣溫度下降到了70 ℃。當(dāng)相對(duì)補(bǔ)氣量達(dá)到一定值時(shí)，隨著補(bǔ)氣閥開(kāi)度的增大，排氣溫度不再有明顯的改變。

圖4 制熱量隨補(bǔ)氣閥開(kāi)度的變化

圖5 功耗隨補(bǔ)氣閥開(kāi)度的變化

圖6 COP隨補(bǔ)氣閥開(kāi)度的變化

圖7 系統(tǒng)1排氣溫度隨補(bǔ)氣閥開(kāi)度的變化

圖8 系統(tǒng)2排氣溫度隨補(bǔ)氣閥開(kāi)度的變化

3.3 系統(tǒng)壓力隨補(bǔ)氣的變化

圖9~圖10為系統(tǒng)1和系統(tǒng)2壓力隨補(bǔ)氣閥開(kāi)度的變化，排氣壓力（4）取決于出水溫度，不同環(huán)境溫度下的排氣壓力基本保持不變。吸氣壓力（1）受環(huán)境溫度影響較大，環(huán)境溫度越高吸氣壓力越大。隨著補(bǔ)氣閥開(kāi)度增大，中間壓力（P）也逐漸升高。補(bǔ)氣膨脹閥打開(kāi)至20%開(kāi)度后，吸氣壓力和排氣壓力均有所上升，而之后再增加補(bǔ)氣閥開(kāi)度，吸氣壓力和排氣壓力均無(wú)明顯的變化。-12 ℃環(huán)境溫度時(shí)，吸氣壓力較關(guān)閉補(bǔ)氣閥時(shí)提高了14.1%，排氣壓力較關(guān)閉補(bǔ)氣閥時(shí)提高了2%。

相對(duì)于無(wú)補(bǔ)氣的系統(tǒng)，補(bǔ)氣增加了冷凝器端的制冷劑質(zhì)量流量，聚集于冷凝器內(nèi)的制冷劑增加，提高了冷凝端壓力。補(bǔ)氣增加了主回路膨脹閥前的過(guò)冷度，使得蒸發(fā)器進(jìn)口制冷劑比焓降低，進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑濕度更大，提高了蒸發(fā)器內(nèi)表面的換熱系數(shù)。因此蒸發(fā)器出口制冷劑過(guò)熱度減小，壓縮機(jī)吸氣密度增大，蒸發(fā)端制冷劑質(zhì)量流量增加。聚集制冷劑的增加提高了蒸發(fā)壓力，補(bǔ)氣后蒸發(fā)器能從環(huán)境中吸收更多的熱量。

3.4 不同出水溫度下補(bǔ)氣與不補(bǔ)氣系統(tǒng)的對(duì)比

補(bǔ)氣增焓不僅能提高系統(tǒng)的制熱量，同時(shí)也能使熱泵在更低溫度下運(yùn)行。如圖11~圖14所示，-20 ℃環(huán)境溫度時(shí)關(guān)閉補(bǔ)氣系統(tǒng)出現(xiàn)高溫保護(hù)，而補(bǔ)氣后可以正常運(yùn)行。在41 ℃出水溫度下，-12 ℃、-6 ℃、0 ℃、7 ℃環(huán)境溫度補(bǔ)氣后系統(tǒng)的制熱量分別最大提高了26.5%、39.3%、43.0%、17.9%，最大提高了19.1%、28.3%、27.3%、8.2%。補(bǔ)氣增加了制熱量，同時(shí)也增加了系統(tǒng)功耗，增量小于制熱量增量。在35℃出水溫度下，-12 ℃、-6 ℃、0 ℃、7 ℃環(huán)境溫度工況補(bǔ)氣后，系統(tǒng)的制熱量最大提高了43.7%、51.4%、50.2%和16.3%，最大提高了30.4%、33.5%、29.5%和5.6%。整體來(lái)看，補(bǔ)氣對(duì)低出水溫度的制熱量提升幅度大于高出水溫度。

圖9 系統(tǒng)1排氣溫度隨補(bǔ)氣閥開(kāi)度的變化

圖10 系統(tǒng)2排氣溫度隨補(bǔ)氣閥開(kāi)度的變化

圖11 制熱量隨環(huán)境溫度的變化

圖12 功耗隨環(huán)境溫度的變化

圖13 出水溫度35 ℃下補(bǔ)氣與不補(bǔ)氣COP對(duì)比

圖14 出水溫度41 ℃下補(bǔ)氣與不補(bǔ)氣COP對(duì)比

4 結(jié)論

1）相對(duì)補(bǔ)氣量對(duì)系統(tǒng)的性能改善呈現(xiàn)先增加后變緩至下降的趨勢(shì)，存在一個(gè)最優(yōu)的相對(duì)補(bǔ)氣量使得系統(tǒng)能效最高；環(huán)境溫度越高，系統(tǒng)的制熱量和越大。

2）補(bǔ)氣能有效降低空氣源熱泵的排氣溫度，保證熱泵在低溫工況下不出現(xiàn)高溫保護(hù)，-12 ℃環(huán)境溫度工況排氣溫度由107 ℃下降至70 ℃；排氣溫度隨相對(duì)補(bǔ)氣量的增加而降低，至穩(wěn)定水平后隨著相對(duì)補(bǔ)氣量增加不再發(fā)生明顯變化。

3）補(bǔ)氣提高了吸氣壓力和排氣壓力，-12 ℃環(huán)境溫度時(shí)吸氣壓力較關(guān)閉補(bǔ)氣閥時(shí)提高了14.1%，排氣壓力較關(guān)閉補(bǔ)氣閥時(shí)提高了2%。

4）補(bǔ)氣提高了系統(tǒng)的制熱量和，多個(gè)測(cè)試工況下，41 ℃出水溫度下制熱量最高提升了43.0%，最高提升了28.3%，35 ℃出水溫度下制熱量最高提升了51.4%，最高提升了33.5%；補(bǔ)氣使得空氣源熱泵能在環(huán)境溫度為-20 ℃時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行；補(bǔ)氣對(duì)低出水溫度的制熱量和的提升幅度大于高出水溫度。

[1] 北京市人民政府辦公廳. 2016年北京市農(nóng)村地區(qū)村莊“煤改清潔能源”和“減煤換煤”工作方案[EB/OL]. http://www.bjnw.gov.cn/zfxxgk/fgwj/zcxwj/201806/t20180607_399091.html. [2016-03-28].

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Experimental Research onOperational Performance at Low Temperature of Air Source Heat Pump with Enhanced Vapor Injection

RAN Xiaopeng*1, ZOU Chenbao*1, LI Lujian2, WANG Lin2, ZHAI Xiaoqiang1

(1-Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China; 2-Taiyuan Werise Technology Co., Ltd., Taiyuan, Shanxi 030008, China)

An enhanced vapor injection (EVI) air source heat pump system was designed, and the effect of EVI on system performance and operating parameters was analyzed. The stability of EVI system is tested under a lower temperature condition. The results show that the enhanced vapor injection decreases the discharge temperature of the compressor in the low temperature operation mode, and the stable operation can be realized at -20 ℃. Moreover, the performance of the system is improved by EVI. When the outlet water temperature is 41 ℃, the increase of the maximum heating capacity and coefficient of performance () can reach up to 43.0% and 28.3%, respectively. As the relative vapor injection mass grows, the performance increases first and then slows down to a descending trend, the optimal relative vapor injection mass with the highest energy efficiency appears. When switching on the vapor injection valve, the suction pressure and discharge pressure increase, and increase by 14.1% and 2% respectively at ambient temperature of 12 oC than those under switch-off status.

Enhanced vapor injection; Economizer; Air-source heat pump; Performance test

10.3969/j.issn.2095-4468.2018.04.105

*冉小鵬（1994-），男，碩士研究生。研究方向：空氣源熱泵在低溫下的應(yīng)用研究。聯(lián)系地址：上海市閔行區(qū)東川路800號(hào)，郵編：200240。聯(lián)系電話：18217352216。E-mail：ranxiaopeng@126.com。