采用中間噴射的渦旋熱泵熱水器專用壓縮機(jī)及帶經(jīng)濟(jì)器的系統(tǒng)設(shè)計(jì),構(gòu)成低溫噴氣增焓熱泵熱水器試驗(yàn)系統(tǒng)。試驗(yàn)結(jié)果表明:該系統(tǒng)能在- 20～43℃環(huán)境下正常運(yùn)行,制取65℃較高溫度的熱水。系統(tǒng)在環(huán)境溫度高于20℃,且最高出水溫度達(dá)到65℃時(shí),能效比(COP)在3. 4以上;在- 15℃環(huán)境溫度下COP依然能夠保持在2. 0以上;在- 7℃～7℃段制熱能力比目前常規(guī)熱泵系統(tǒng)提高21%～28.9%。有效地?cái)U(kuò)大了(非二氧化碳)熱泵系統(tǒng)的氣候適應(yīng)范圍。

1、前言

　　熱水設(shè)備是一個(gè)耗能產(chǎn)品(太陽(yáng)能熱水器除外) ,其中空氣源熱泵熱水器與其它熱水設(shè)備相比,在高效節(jié)能等方面具有優(yōu)勢(shì)。由于目前常規(guī)空氣源熱泵熱水器受到出水溫度及使用環(huán)境的影響,適用性較差。國(guó)內(nèi)采用常規(guī)壓縮機(jī)的熱泵熱水器出水溫度設(shè)定為55℃^[1] ,這個(gè)溫度范圍的設(shè)定比國(guó)外同類型產(chǎn)品的設(shè)定有所不同。日本標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)試熱泵熱水器的出水溫度是65℃^[2] ,從健康角度有重要意義,文獻(xiàn)^[3]表明,在自然界士壤和水體中廣泛存在一種高致病細(xì)菌,即軍團(tuán)病菌(Legionella) ,它可引起高死亡率的非典型肺炎,并經(jīng)常伴隨生活熱水系統(tǒng)等系統(tǒng)來(lái)傳播,應(yīng)引起人們的高度重視。同樣低溫條件下,常規(guī)空氣源熱泵熱水器運(yùn)行性能受到很大影響,主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面:

　　(1)制熱量隨著環(huán)境溫度的下降而逐步衰減。吸氣量的大小與其吸氣飽和溫度一一對(duì)應(yīng),吸氣飽和溫度越高,吸氣量越大,反之亦然。隨著環(huán)境溫度逐步下降,系統(tǒng)蒸發(fā)溫度降低,壓縮機(jī)吸氣比容增大,輸氣系數(shù)減小,導(dǎo)致制熱量減少,系統(tǒng)能效比(COP)相應(yīng)下降,經(jīng)濟(jì)性降低^[4] ;

　　(2)特別是壓縮機(jī)運(yùn)行的可靠性問(wèn)題。低溫環(huán)境下,蒸發(fā)溫度過(guò)低時(shí),壓縮機(jī)壓縮比增大引起排氣溫度過(guò)高、系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)回液,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)損壞等問(wèn)題^[5] 。

　　目前最常見(jiàn)的一種解決方案是在熱泵熱水器系統(tǒng)中增加輔助電加熱器,以補(bǔ)償?shù)蜏丨h(huán)境制熱能力的不足,但是該方案既不經(jīng)濟(jì)也不節(jié)能,有時(shí)會(huì)造成安全隱患。為此,采用帶中間噴射的低溫強(qiáng)熱型渦旋熱泵熱水器專用壓縮機(jī)。基于帶經(jīng)器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理,具有準(zhǔn)兩級(jí)壓縮的特點(diǎn),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)施,在較低環(huán)境溫度時(shí)能夠安全、可靠的運(yùn)行,并且使制熱能力、出水溫度得到明顯改善^[6] 。

2、試驗(yàn)方案

　　研究低溫強(qiáng)熱型空氣源熱泵熱水器是要突破常規(guī)空氣源熱泵熱水器在出水溫度及在低溫環(huán)境下的應(yīng)用所受到的限制,擴(kuò)大熱泵熱水器的應(yīng)用空間,實(shí)現(xiàn)制熱水的節(jié)能環(huán)保性能。所以,在進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),在分析綜合系統(tǒng)性能的同時(shí),尤其要重點(diǎn)考慮噴氣增焓壓縮空氣源熱水器在低溫工況下的可靠性,以及與常規(guī)空氣源熱泵熱水器性能的對(duì)比。低溫強(qiáng)熱型熱泵熱水器系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1　低溫強(qiáng)熱型熱泵熱水器系統(tǒng)原理

4、結(jié)語(yǔ)

　　熱泵熱水器在節(jié)能、環(huán)保、安全等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的燃?xì)鉄崴�器、電加熱水器�?但是普通型熱泵熱水器的應(yīng)用受到環(huán)境溫度及出水溫度限制。提出了中間噴射的低溫強(qiáng)熱型渦旋熱泵熱水器專用壓縮機(jī),基于帶經(jīng)濟(jì)器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理,具有準(zhǔn)兩級(jí)壓縮的特點(diǎn),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)施,在較低環(huán)境溫度時(shí)能夠安全、可靠地運(yùn)行,并且使制熱能力、出水溫度得到明顯改善^[6] 。該系統(tǒng)在- 20～43℃環(huán)境下均可正常運(yùn)行,且均能制取出65℃較高溫度的熱水。系統(tǒng)運(yùn)行于環(huán)境溫度大20℃,且最高出水溫度達(dá)到65℃時(shí)COP在3. 4以上;在低溫環(huán)境下,噴氣增焓壓縮循環(huán)系統(tǒng),不依靠輔助電加熱或少量電加熱,就可取得很好的制熱效果,可使制熱能力比常規(guī)熱泵系統(tǒng)提高21%～28. 9%。系統(tǒng)COP在- 15℃環(huán)境溫度下依然能夠保持在2. 0以上。由此可見(jiàn)低溫強(qiáng)熱型熱泵熱水器在制取熱水方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)/p>

　　[1] 　GB /T21362 - 2008. 商業(yè)或工業(yè)用及類似用途的熱泵熱水器標(biāo)準(zhǔn)[ S ]. 中國(guó):中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn), 2008.
　　[2] 　JRA4050 - 2001. 熱泵熱水器的性能(二氧化碳制冷劑)標(biāo)準(zhǔn)[ S]. 日本:日本冷凍工業(yè)協(xié)會(huì), 2000.
　　[3] 　Puckorius P R. Why evaporatve coolers have not caused Legionnaire′s disease [ J ]. Fuel and Enengy Abstracts , 1995, 36 (4) : 3002301.
　　[4] 　吳業(yè)正,朱瑞琪,李新中,等. 制冷與低溫技術(shù)原理[M ]. 北京:高等教育出版社, 2004, 1152116.
　　[5] 　唐華杰,吳兆林,周志鋼. 渦旋式壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)器系統(tǒng)的應(yīng)用研究[ J ]. 流休機(jī)械, 2007, 35 (9) : 55258.
　　[6] 　張立毅,胡浩,李勇健,等. 第二十一講谷輪“低溫強(qiáng)熱渦旋”在熱泵式空調(diào)器中的應(yīng)用( 1) [ J ]. 制冷技術(shù), 2007, 20 (1) : 47248.