严寒地区空气源热泵应用

《严寒地区空气源热泵应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、严寒地区空气源热泵的应用与供暖期能效分析新疆建筑设计研究院王绍瑞王绍瑞，男，1963年10月生，大学，提高待遇高级工程师830002新疆乌鲁木齐市光明路125号（0991）8869192-2185Email：srwang01@sina.com摘要本文以乌鲁木齐为例，根据典型气象年室外气温分布情况对严寒地区应用风冷空气源热泵的气象条件进行了分析，并根据气象数据分析了热泵结霜除霜损失。在综合考虑结霜除霜损失和低温环境下空气源热泵制热量衰减的情况下，计算出热泵机组供暖期平均运行能效。为提高空气源热泵机组部分负荷下性能系数，文中提出按室外气温区间配置热泵机组容量的方案。由热泵机组供暖期平均运行能

2、效计算结果得出如下结论：供暖室外计算温度高于-20℃，且室外气温高于-15℃的时数占绝大多数的地区，采用低温环境下制热性能良好且除霜性能可靠的空气源热泵机组时，可以实现全供暖期运行。关键词严寒地区空气源热泵供暖期平均运行能效容量配置0引言空气源热泵按驱动方式分，有电驱动热泵（EHP）、燃气发动机驱动热泵（GHP）和用热能驱动的吸收式热泵（AHP）等。不同类型的空气源热泵，其供热量的50～80%取自于室外低温空气，属于可再生能源应用方式，从长远来看，是一种前景十分广阔的供热应用方式。然而，随着室外气温的降低，空气源热泵的制热量和运行能效呈下降趋势，在严寒地区的应用需要考虑供暖的可靠性和经济

3、性。鉴于目前电驱动风冷空气源热泵的经济性较好，有可能在严寒地区有较为广泛的应用，因此本文仅针对电驱动风冷空气源热泵（以下简称为“空气源热泵”）进行应用和能耗分析。近年来，对于提高空气源热泵低温适用性的研究备受学者、厂家的关注，我国不少空调厂家已研发出适用于低温环境的空气源热泵，为严寒地区的应用打开了局面。某些严寒地区，供暖期内室外气温高于-15℃的时数占绝大多数，在这些时数里空气源热泵可处于较高能效的运行状态，供暖的节能效果可充分体现；室外气温低于-15℃的时数占少数，这些时数里空气源热泵处于较低能效的运行状态，供暖的经济性有所下降。随着增压循环或准双级压缩技术的应用以及除霜技术的改进［

4、1］，空气源热泵机组在低温环境下制热的能效和可靠性均有显著的提高。目前，国内有的厂家生产出的小型超低温空气源热泵机组（额定制热量＜300KW）的价格已与高效燃气锅炉接近，经济方面的市场竞争力也在不断提高。这种小型超低温空气源热泵适合应用于住宅建筑和建筑面积在10000m2左右的公共建筑。严寒地区采用空气源热泵供暖时，应进行供暖期运行能效的分析，根据分析结果确定具体应用方案。1空气源热泵供暖期能效分析严寒地区供暖期长，供暖室外计算温度在-20℃左右，而低温空气源热泵机组运行较佳的室外气温条件在-12℃左右。因此，严寒地区应用空气源热泵时，应充分考虑室外气象条件对热泵机组性能的影响。1.1室

5、外气象条件分析由《中国建筑热环境分析专用气象数据集》典型气象年逐时参数报表［2］，可得不同地区在供暖期内室外气温区间的小时分布、月平均干球温度、月平均相对湿度、月平均含湿量等气象参数，根据这些参数可以对空气源热泵供暖期运行能效情况进行分析。以乌鲁木齐为例的气象参数见表1.1-1和表1.1-2。表1.1-1乌鲁木齐供暖期室外气温区间分布小时数区间序号1234567室外气温区间（℃）＞55～00～-5-5～-10-10～-15-15～-20-20～-25分布小时数（h）257374598121882830592表1.1-2乌鲁木齐供暖期月平均干球温度、相对湿度、含湿量月份1231112干球温

6、度（℃）-12.4-9.2-2.1-1.4-9.7相对湿度（%）81.773.974.974.479.0含湿量（g/kg）1.311.422.832.871.49由表1.1-1可知：乌鲁木齐供暖总时数为3672h，室外气温≥-15℃的时数为3275h，占总供暖时数的89%；室外气温≥-10℃的时数为2447h，占总供暖时数的66.6%。从室外气温区间分布情况看，乌鲁木齐供暖期内绝大多数时间里采用空气源热泵进行供暖，可在较高的能效下运行。对空气源热泵运行能效有较大的影响的还有结霜和除霜，因此还要分析室外空气结霜条件，确定结霜除霜损失系数。文献［3］分析了不同气候条件下（寒冷地区、夏热冬冷地

7、区）结霜速率与结霜量的关系，并推算出结霜除霜损失系数。室外空气干球温度（tg）、相对湿度（φ）是影响热泵结霜的重要因素。结霜温度范围为-12.8℃≤tg≤-5.8℃，当tg＞-5.8℃时，可以不考虑结霜对热泵的影响；当tg＜-5.8℃，相对湿度φ＜67%时，由于室外空气露点温度（tdew）降到低于室外换热器表面温度（tfe），不发生结霜现象。tg＜-12.8℃时，空气含湿量太少，不发生结霜现象。-5℃＜tg＜5℃范围内，φ＞85%时