熱泵型空調(diào)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(huán)驅(qū)動(dòng)熱量朝向低溫度介質(zhì)轉(zhuǎn)向的高溫度介質(zhì)裝置。但是在熱泵型空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中，低溫制熱以及低溫制冷都會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面問(wèn)題，為了能夠保證熱泵型空調(diào)的運(yùn)行效能、使用壽命。該文首先對(duì)熱泵型空調(diào)進(jìn)行闡述，分析熱泵型空調(diào)低溫制熱和低溫制冷問(wèn)題以及措施。

關(guān)鍵詞：熱泵型空調(diào)；低溫制熱；低溫制冷

中圖分類號(hào)：TM925 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

“熱泵”一詞主要是借鑒了“水泵”。在自然界當(dāng)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(dāng)中熱量是由高溫?zé)嵩磦鬟f到低溫?zé)嵩矗@個(gè)溫差就是所獲得的熱量，熱泵可以將低溫?zé)嵩磦鬏數(shù)礁邷責(zé)嵩粗小Ｔ谌藗兩钏讲粩嗵嵘谋尘跋拢藗儗?duì)生活、工作舒適度提出了更高的要求。空調(diào)在低溫環(huán)境下使用頻率不斷增加，這也突出了空調(diào)低溫制熱、低溫制冷的重要性。熱泵型空調(diào)就是一種雙向溫度調(diào)節(jié)的空調(diào)，在當(dāng)今社會(huì)中的應(yīng)用得十分廣泛。該文就對(duì)熱泵型空調(diào)低溫制熱和低溫制冷2個(gè)方面進(jìn)行分析。

1 熱泵型空調(diào)相關(guān)闡述

熱泵型空調(diào)可以實(shí)現(xiàn)冬季制熱、夏季制冷的功能，廣受社會(huì)群眾的喜愛(ài)。但是此類空調(diào)在實(shí)際應(yīng)用中也存在著一定的局限性。象：1）北方冬季室內(nèi)空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于室外溫度低，導(dǎo)致蒸發(fā)器表面容易出現(xiàn)結(jié)霜問(wèn)題，從而影響供熱效果；2）室外溫度降低會(huì)增加室內(nèi)熱負(fù)荷，空調(diào)供熱能力持續(xù)降低，無(wú)法滿足用戶量實(shí)際需求。

因此，如何保證熱泵空調(diào)在低溫環(huán)境下制熱、制冷成了用戶關(guān)注的重點(diǎn)。分體式熱泵空調(diào)機(jī)組在低溫環(huán)境下可以提升室外機(jī)組周邊空氣溫度以及蒸發(fā)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(diào)低溫制熱的影響以及措施

人們對(duì)空調(diào)制熱溫度需求與環(huán)境溫度相反，也就是外部溫度越低、制熱需求越高。在低溫環(huán)境下，環(huán)境溫度增加會(huì)持續(xù)提升人們的舒適度（28 ℃以下），可見(jiàn)低溫制熱的作用。但是當(dāng)今我國(guó)熱泵空調(diào)低溫制熱技術(shù)還不夠成熟，依然有很多問(wèn)題需要解決。熱泵空調(diào)之所以可以取代傳統(tǒng)空調(diào)是由于不僅可以制冷，還可以制熱，低溫制熱是當(dāng)今熱泵空調(diào)的發(fā)展趨勢(shì)，并且應(yīng)用比重不斷提升，只有解決好低溫制熱問(wèn)題，才能夠進(jìn)一步推動(dòng)熱泵空調(diào)發(fā)展。

2.1 環(huán)境溫度對(duì)低溫制熱的影響

熱泵空調(diào)低溫制熱會(huì)受到外部環(huán)境的影響，外部環(huán)境越低產(chǎn)生低溫制熱問(wèn)題的頻率就越高，導(dǎo)致低溫制熱效果無(wú)法達(dá)到理想水平。外部環(huán)境較低的情況制熱，會(huì)導(dǎo)致散熱器表面結(jié)霜，不僅會(huì)影響低溫制熱效果，同時(shí)還會(huì)縮短設(shè)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(diào)往往達(dá)不到制熱效果，制熱能力也會(huì)隨著溫度降低而降低。

對(duì)于低溫制熱的問(wèn)題，需要重點(diǎn)考慮優(yōu)化除霜模式。由于在低溫環(huán)境下，熱泵空調(diào)大部分工作用于除霜，導(dǎo)致制熱性能不足，降低了制熱效果，出風(fēng)溫度也達(dá)不到理想要求。這就要減少結(jié)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(wèn)題，要對(duì)制冷系統(tǒng)整體性匹配系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提升室外換熱器工作效率，提高送風(fēng)量，減少室外傳送溫差提高制熱量。此外，還可以選擇親水預(yù)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(jié)霜率。

2.2 制熱量不足

熱泵空調(diào)已經(jīng)占據(jù)了空調(diào)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，受眾體數(shù)量不斷增加，已經(jīng)成了人們生活中的一部分。但是熱泵空調(diào)在低溫環(huán)境下使用中制熱量不足。目前，絕大部分熱泵空調(diào)低溫制熱溫度都較低，無(wú)法大幅度提高室內(nèi)溫度。冬季北方地區(qū)由于溫度低，因此對(duì)制熱需求更高，但熱泵空調(diào)很難全面滿足人們需求，通常北方冬季熱泵空調(diào)實(shí)際制熱量都會(huì)低于顯示熱量的3 ℃～4 ℃。因此，解決熱泵空調(diào)制熱量是需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

提升制熱量可以采用虛熱循環(huán)模式，該模式也是當(dāng)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(yōu)點(diǎn)主要是材料在低溫環(huán)境下可以釋放熱量，從而解決熱泵空調(diào)低溫環(huán)境制熱效率慢等情況。可見(jiàn)，蓄熱循環(huán)模式的重點(diǎn)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(wèn)題。

此外，為了保證熱泵空調(diào)可以長(zhǎng)期在低溫環(huán)境下運(yùn)行，可以在系統(tǒng)當(dāng)中增設(shè)輔助加熱設(shè)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(bǔ)充建筑工程當(dāng)中的熱量。當(dāng)今普遍采用電熱管和PTC加熱元件，其中，電熱管發(fā)熱率更加穩(wěn)定，不容易受到外部環(huán)境的影響。PTC制熱效果會(huì)隨著環(huán)境溫度降低而提升，但是溫度提升絕對(duì)值小，適宜選擇。

3 熱泵空調(diào)低溫制冷的影響以及措施

制冷作為空調(diào)最為重要的功能之一，是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需求，同時(shí)也是科技發(fā)展的必然成果。解決好低溫制冷問(wèn)題，推動(dòng)低溫制冷發(fā)展，給人們生活帶來(lái)更大的便利。

3.1 制冷精度

隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)制冷技術(shù)的要求也不斷提升，特備是在制冷精度方面。為了滿足生產(chǎn)需求，需要在低溫環(huán)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(shù)發(fā)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(chǎn)當(dāng)中需要注重低溫制冷精度的影響，嚴(yán)格監(jiān)控低溫制冷精度，相關(guān)部門(mén)和專業(yè)人員也需要進(jìn)行低溫制冷設(shè)備檢測(cè)工作，實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而第一時(shí)間掌握低溫制冷信息，更快的對(duì)低溫制冷設(shè)備進(jìn)行檢修，提升制冷精度。低溫制冷更多的是應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)中，部分產(chǎn)品需要保證制冷精度。因此，強(qiáng)化低溫制冷精度不僅可以滿足人們需求，還可以推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。

3.2 制冷空間小，容易結(jié)冰

當(dāng)今人們對(duì)室內(nèi)空間利用率關(guān)注度非常高，這樣可以提高空調(diào)使用的利用率以及美觀性。但是隨著熱泵空調(diào)不斷朝著集成化方向發(fā)展，內(nèi)部制冷空間不斷降低，相關(guān)技術(shù)性問(wèn)題增加。由于制冷空間變小，會(huì)直接影響散熱器的散熱效果，冷熱交替部位很有可能產(chǎn)生結(jié)冰情況。同時(shí)，減少制冷空間，制冷設(shè)備體積也會(huì)隨之減小，在減少制冷空間的同時(shí)保證制冷質(zhì)量，這也是未來(lái)熱泵空調(diào)集成化發(fā)展的一大難題。因此，在制冷空間不斷縮小的基礎(chǔ)上，解決結(jié)冰現(xiàn)象是確保制冷性能的關(guān)鍵。

空調(diào)集成化發(fā)展已經(jīng)成了必然趨勢(shì)，為了解決制冷空間與設(shè)備空間矛盾的問(wèn)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(nèi)部空間一定的情況下，提升制冷空間。在小空間、大系統(tǒng)的情況下，經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)我們得出2個(gè)結(jié)論：1）如果外風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度持續(xù)降低時(shí)，系統(tǒng)換熱量會(huì)持續(xù)降低，室內(nèi)蒸發(fā)器溫度會(huì)有所升高，但是此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部溫度會(huì)增加；2）在外風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度持續(xù)升高時(shí)，系統(tǒng)換熱量會(huì)持續(xù)增加，室內(nèi)蒸發(fā)器溫度降低，系統(tǒng)壓力也會(huì)有所下降。普通檢測(cè)單元由于反饋效率低、速度慢，同時(shí)控制有效率低，因此容易出現(xiàn)結(jié)霜以及過(guò)壓保護(hù)問(wèn)題，無(wú)法讓熱泵空調(diào)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果想要確保蒸發(fā)器溫度在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到理想值，提升高檢測(cè)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(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，熱泵空調(diào)作為當(dāng)今市場(chǎng)上最受歡迎的空調(diào)類型，為了能夠有效發(fā)揮熱泵空調(diào)效能，需要針對(duì)低溫制熱、低溫制冷問(wèn)題，提出針對(duì)性解決措施，加強(qiáng)熱泵空調(diào)低溫運(yùn)行負(fù)面影響參數(shù)，不斷采用新技術(shù)解決這些問(wèn)題，從而提升熱泵空調(diào)的使用效能。

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