熱泵型空調器低溫制熱和低溫制冷的研究

底玉芹

摘 要：熱泵是一種逆向熱力循環驅動熱量朝向低溫度介質轉向的高溫度介質裝置。但是在熱泵型空調系統當中，低溫制熱以及低溫制冷都會產生一些負面問題，為了能夠保證熱泵型空調的運行效能、使用壽命。該文首先對熱泵型空調進行闡述，分析熱泵型空調低溫制熱和低溫制冷問題以及措施。

關鍵詞：熱泵型空調；低溫制熱；低溫制冷

中圖分類號：TM925 文獻標志碼：A

0 引言

“熱泵”一詞主要是借鑒了“水泵”。在自然界當中水往低處流，但是水泵可以讓水往高處流。因此，在自然界當中熱量是由高溫熱源傳遞到低溫熱源，而這個溫差就是所獲得的熱量，熱泵可以將低溫熱源傳輸到高溫熱源中。在人們生活水平不斷提升的背景下，人們對生活、工作舒適度提出了更高的要求。空調在低溫環境下使用頻率不斷增加，這也突出了空調低溫制熱、低溫制冷的重要性。熱泵型空調就是一種雙向溫度調節的空調，在當今社會中的應用得十分廣泛。該文就對熱泵型空調低溫制熱和低溫制冷2個方面進行分析。

1 熱泵型空調相關闡述

熱泵型空調可以實現冬季制熱、夏季制冷的功能，廣受社會群眾的喜愛。但是此類空調在實際應用中也存在著一定的局限性。象：1）北方冬季室內空調運轉時，由于室外溫度低，導致蒸發器表面容易出現結霜問題，從而影響供熱效果；2）室外溫度降低會增加室內熱負荷，空調供熱能力持續降低，無法滿足用戶量實際需求。

因此，如何保證熱泵空調在低溫環境下制熱、制冷成了用戶關注的重點。分體式熱泵空調機組在低溫環境下可以提升室外機組周邊空氣溫度以及蒸發溫度，從而提高制冷性能，滿足用戶在低溫條件下的制熱、制冷需求。

2 熱泵空調低溫制熱的影響以及措施

人們對空調制熱溫度需求與環境溫度相反，也就是外部溫度越低、制熱需求越高。在低溫環境下，環境溫度增加會持續提升人們的舒適度（28 ℃以下），可見低溫制熱的作用。但是當今我國熱泵空調低溫制熱技術還不夠成熟，依然有很多問題需要解決。熱泵空調之所以可以取代傳統空調是由于不僅可以制冷，還可以制熱，低溫制熱是當今熱泵空調的發展趨勢，并且應用比重不斷提升，只有解決好低溫制熱問題，才能夠進一步推動熱泵空調發展。

2.1 環境溫度對低溫制熱的影響

熱泵空調低溫制熱會受到外部環境的影響，外部環境越低產生低溫制熱問題的頻率就越高，導致低溫制熱效果無法達到理想水平。外部環境較低的情況制熱，會導致散熱器表面結霜，不僅會影響低溫制熱效果，同時還會縮短設備的使用壽命。并且低溫制熱溫度具有一定的局限性，如果室外溫度低于-10 ℃，則熱泵空調往往達不到制熱效果，制熱能力也會隨著溫度降低而降低。

對于低溫制熱的問題，需要重點考慮優化除霜模式。由于在低溫環境下，熱泵空調大部分工作用于除霜，導致制熱性能不足，降低了制熱效果，出風溫度也達不到理想要求。這就要減少結霜、加速除霜速率，從而保證制熱效果，并且可以降低使用成本。為了解決這一問題，要對制冷系統整體性匹配系統進行優化，提升室外換熱器工作效率，提高送風量，減少室外傳送溫差提高制熱量。此外，還可以選擇親水預涂鋁箔翅片，控制翅片之間的間距，這樣可以讓水珠快速脫離翅片，減少結霜率。

2.2 制熱量不足

熱泵空調已經占據了空調市場的主導地位，受眾體數量不斷增加，已經成了人們生活中的一部分。但是熱泵空調在低溫環境下使用中制熱量不足。目前，絕大部分熱泵空調低溫制熱溫度都較低，無法大幅度提高室內溫度。冬季北方地區由于溫度低，因此對制熱需求更高，但熱泵空調很難全面滿足人們需求，通常北方冬季熱泵空調實際制熱量都會低于顯示熱量的3 ℃～4 ℃。因此，解決熱泵空調制熱量是需要重點關注的問題。

提升制熱量可以采用虛熱循環模式，該模式也是當今低溫制熱的主要形式，可以在很大程度上緩解低溫制熱量不足的情況。該模式的優點主要是材料在低溫環境下可以釋放熱量，從而解決熱泵空調低溫環境制熱效率慢等情況。可見，蓄熱循環模式的重點是材料選擇方面，選擇熱能較好的材料才可以保證熱量釋放、吸收性能，從而解決低溫制熱量低的問題。

此外，為了保證熱泵空調可以長期在低溫環境下運行，可以在系統當中增設輔助加熱設備，包括電鍋爐、燃油鍋爐等，這樣可以在外部獲取高位能量，補充建筑工程當中的熱量。當今普遍采用電熱管和PTC加熱元件，其中，電熱管發熱率更加穩定，不容易受到外部環境的影響。PTC制熱效果會隨著環境溫度降低而提升，但是溫度提升絕對值小，適宜選擇。

3 熱泵空調低溫制冷的影響以及措施

制冷作為空調最為重要的功能之一，是現代社會發展需求，同時也是科技發展的必然成果。解決好低溫制冷問題，推動低溫制冷發展，給人們生活帶來更大的便利。

3.1 制冷精度

隨著我國社會的不斷發展，人們對制冷技術的要求也不斷提升，特備是在制冷精度方面。為了滿足生產需求，需要在低溫環境下讓溫度更低，并且要滿足制冷需求。確保制冷精度是保證低溫制冷技術發展的前提，只有確保精度才能夠滿足人們的需求。

在日常生產當中需要注重低溫制冷精度的影響，嚴格監控低溫制冷精度，相關部門和專業人員也需要進行低溫制冷設備檢測工作，實時監控，從而第一時間掌握低溫制冷信息，更快的對低溫制冷設備進行檢修，提升制冷精度。低溫制冷更多的是應用在社會生產中，部分產品需要保證制冷精度。因此，強化低溫制冷精度不僅可以滿足人們需求，還可以推動我國經濟發展，為推動社會發展做出巨大貢獻。

3.2 制冷空間小，容易結冰

當今人們對室內空間利用率關注度非常高，這樣可以提高空調使用的利用率以及美觀性。但是隨著熱泵空調不斷朝著集成化方向發展，內部制冷空間不斷降低，相關技術性問題增加。由于制冷空間變小，會直接影響散熱器的散熱效果，冷熱交替部位很有可能產生結冰情況。同時，減少制冷空間，制冷設備體積也會隨之減小，在減少制冷空間的同時保證制冷質量，這也是未來熱泵空調集成化發展的一大難題。因此，在制冷空間不斷縮小的基礎上，解決結冰現象是確保制冷性能的關鍵。

空調集成化發展已經成了必然趨勢，為了解決制冷空間與設備空間矛盾的問題，還需要不斷提升制冷零部件的精度，之后保證高精度零件，才能夠在內部空間一定的情況下，提升制冷空間。在小空間、大系統的情況下，經過大量實驗我們得出2個結論：1）如果外風機運行速度持續降低時，系統換熱量會持續降低，室內蒸發器溫度會有所升高，但是此時系統內部溫度會增加；2）在外風機運轉速度持續升高時，系統換熱量會持續增加，室內蒸發器溫度降低，系統壓力也會有所下降。普通檢測單元由于反饋效率低、速度慢，同時控制有效率低，因此容易出現結霜以及過壓保護問題，無法讓熱泵空調正常運轉。如果想要確保蒸發器溫度在最短時間內達到理想值，提升高檢測元件的精確度，采用更高精度的溫感器、壓感器，從而解決此類問題。

4 結語

綜上所述，熱泵空調作為當今市場上最受歡迎的空調類型，為了能夠有效發揮熱泵空調效能，需要針對低溫制熱、低溫制冷問題，提出針對性解決措施，加強熱泵空調低溫運行負面影響參數，不斷采用新技術解決這些問題，從而提升熱泵空調的使用效能。

參考文獻

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