基于噴氣增焓空氣源熱泵的實驗性能分析

蔡志敏 李建國 李春來

摘? 要：文章詳細(xì)敘述了噴氣增焓空氣源熱泵的工作原理及特點;并對一臺噴氣增焓空氣源熱泵在不同環(huán)境溫度下的工作性能進行了數(shù)據(jù)分析，分析結(jié)果表明，隨著外界環(huán)境溫度的下降，噴氣增焓空氣源熱泵機組的COP的下降較普通空氣源熱泵有明顯的延緩趨勢，室外溫度為-5℃時，噴氣增焓空氣源熱泵的COP還可以達(dá)到3.0以上，在-15℃時COP還可以達(dá)到2.46，噴氣增焓空氣源熱泵機組在低溫環(huán)境下能效更高。

關(guān)鍵詞：熱泵;噴氣增焓;性能分析

中圖分類號：TB657.5? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）10-0051-02

Abstract： In this paper， the working principle and characteristics of jet enthalpy increasing air source heat pump are described in detail， and the data analysis of the performance of a jet enthalpy increasing air source heat pump at different ambient temperatures is carried out. With the decrease of ambient temperature， the decrease of COP of jet enthalpy air source heat pump unit is obviously delayed， compared with that of ordinary air source heat. When the outdoor temperature is-5 ℃， the COP of jet enthalpy air source heat pump can reach more than 3.0;at -15 ℃， COP can reach 2.46， and the jet enthalpy air source heat pump unit has higher energy efficiency at a low temperature.

Keywords： heat pump; jet enthalpy increase; performance analysis

引言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，大氣污染嚴(yán)重，特別是冬季大量的燃煤采暖導(dǎo)致了大面積霧霾天氣，嚴(yán)重影響了人民的身體健康。煤改清潔能源是國家制定的大氣污染防治計劃的重要戰(zhàn)略方向，在國家提出的“26+2”城市煤改清潔能源行動方案中，空氣源熱泵占據(jù)重要的地位。

我國北方地區(qū)冬季環(huán)境溫度較低（0～-12℃及以下），常規(guī)的空氣源熱泵制熱能力和效率會大幅衰減，而噴氣增焓空氣源熱泵能夠在低環(huán)境溫度下提高制熱能力和效率。

1 噴氣增焓空氣源熱泵的工作原理

該系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥、經(jīng)濟器等組成。與普通熱泵相比，增加了經(jīng)濟器，壓縮機等在結(jié)構(gòu)上也有所變化。制冷劑在進入蒸發(fā)器前通過經(jīng)濟器，提高了過冷度，使得系統(tǒng)的制熱能力得到了提升。在經(jīng)濟器中，少量的制冷劑被蒸發(fā)為過熱蒸汽，這些氣體經(jīng)由噴射管路被引入壓縮機的中壓腔，并被壓縮至排氣壓力，這些被噴入壓縮機的氣體在提升壓縮比的同時也降低了壓縮機內(nèi)部的運轉(zhuǎn)溫度，增加了壓縮機的可靠性。空氣源熱泵的工作原理如圖1所示通過經(jīng)濟器二次過冷及冷凝側(cè)流量的增加，實現(xiàn)制冷工況下制冷量及制冷性能提高，制熱工況下制熱量提高。

2 噴氣增焓空氣源熱泵熱力學(xué)分析

如圖2所示，制冷劑流經(jīng)冷凝器（狀態(tài)點5）后，分為兩路：主路流量為m，噴氣路流量為i，主路通過經(jīng)濟器與噴氣路進行換熱二次過冷（狀態(tài)點5a），正常節(jié)流后進入蒸發(fā)器（狀態(tài)點6）;經(jīng)過節(jié)流閥為中溫中壓的氣液混合態(tài)制冷劑（狀態(tài)點5b），而后經(jīng)過經(jīng)濟器與主流換熱成為帶一定過熱度的氣態(tài)制冷劑（狀態(tài)點3），經(jīng)壓縮機噴氣口噴入渦旋盤并與原有制冷劑混合（狀態(tài)點2a），流量為 m+i，而后繼續(xù)壓縮，壓縮完成后從壓縮機排氣口排出（狀態(tài)點4）。從圖2 中可看出，如無噴氣，壓縮機排氣狀態(tài)為 4'，有降排氣溫度的效果。同時主路通過經(jīng)濟器內(nèi)二次過冷增加制冷量，制熱時由于流量的增加實現(xiàn)制熱量增加。

3 實驗數(shù)據(jù)分析

在低溫空氣源熱泵冷水機組性能實驗室中，試驗檢測噴氣增焓空氣源熱泵的制熱性能，包括熱泵制熱性能系數(shù)COP和制熱量Q隨模擬室外氣溫T的變化情況。試驗熱泵選用某型號的額定制熱量為63kW的噴氣增焓渦旋空氣源熱泵，試驗?zāi)M室外氣溫T分別為10，0，-5，-15時的空氣源熱能的工作性能。具體參數(shù)如表1及圖3所示。

由圖3分析可知，隨著環(huán)境溫度的降低，噴氣增焓空氣源熱泵機組耗電量在逐漸增加，而制熱量在逐漸降低，COP也在逐漸下降。在室外溫度為10℃時，熱泵的COP為3.71，和普通熱泵相比無明顯優(yōu)勢，而隨著室外溫度的降低，COP的下降較普通空氣源熱泵有明顯的延緩趨勢，室外溫度為-5℃時，噴氣增焓空氣源熱泵的COP還可以達(dá)到3.0以上，在-15℃時COP還可以達(dá)到2.46，比普通空氣源熱泵在低溫環(huán)境下能效高。

4 結(jié)束語

通過經(jīng)濟器二次過冷及冷凝側(cè)流量的增加，實現(xiàn)制冷工況下制冷量及制冷性能提高，制熱工況下制熱量提高。

通過對一臺噴氣增焓空氣源熱泵在不同環(huán)境溫度下的相關(guān)參數(shù)進行檢測并對數(shù)據(jù)進行分析對比，隨著外界環(huán)境溫度的下降，噴氣增焓空氣源熱泵機組的COP的下降較普通空氣源熱泵有明顯的延緩趨勢，室外溫度為-5℃時，噴氣增焓空氣源熱泵的COP還可以達(dá)到3.0以上，在-15℃時COP還可以達(dá)到2.46，噴氣增焓空氣源熱泵機組在低溫環(huán)境下能效更高。

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