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境溫度下的工作性能進行了數據分析，分析結果表明，隨著外界環境溫度的下降，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還可以達到3.0以上，在-15℃時COP還可以達到2.46，噴氣增焓空氣源熱泵機組在低溫環境下能效更高。

關鍵詞：熱泵;噴氣增焓;性能分析

中圖分類號：TB657.5? ? ? ?文獻標志碼：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

隨著我國經濟的高速發展，大氣污染嚴重，特別是冬季大量的燃煤采暖導致了大面積霧霾天氣，嚴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，空氣源熱泵占據重要的地位。

我國北方地區冬季環境溫度較低（0～-12℃及以下），常規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

該系統由壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流閥、經濟器等組成。與普通熱泵相比，增加了經濟器，壓縮機等在結構上也有所變化。制冷劑在進入蒸發器前通過經濟器，提高了過冷度，使得系統的制熱能力得到了提升。在經濟器中，少量的制冷劑被蒸發為過熱蒸汽，這些氣體經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部的運轉溫度，增加了壓縮機的可靠性。空氣源熱泵的工作原理如圖1所示通過經濟器二次過冷及冷凝側流量的增加，實現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分析

如圖2所示，制冷劑流經冷凝器（狀態點5）后，分為兩路：主路流量為m，噴氣路流量為i，主路通過經濟器與噴氣路進行換熱二次過冷（狀態點5a），正常節流后進入蒸發器（狀態點6）;經過節流閥為中溫中壓的氣液混合態制冷劑（狀態點5b），而后經過經濟器與主流換熱成為帶一定過熱度的氣態制冷劑（狀態點3），經壓縮機噴氣口噴入渦旋盤并與原有制冷劑混合（狀態點2a），流量為 m+i，而后繼續壓縮，壓縮完成后從壓縮機排氣口排出（狀態點4）。從圖2 中可看出，如無噴氣，壓縮機排氣狀態為 4'，有降排氣溫度的效果。同時主路通過經濟器內二次過冷增加制冷量，制熱時由于流量的增加實現制熱量增加。

3 實驗數據分析

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，試驗模擬室外氣溫T分別為10，0，-5，-15時的空氣源熱能的工作性能。具體參數如表1及圖3所示。

由圖3分析可知，隨著環境溫度的降低，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還可以達到3.0以上，在-15℃時COP還可以達到2.46，比普通空氣源熱泵在低溫環境下能效高。

4 結束語

通過經濟器二次過冷及冷凝側流量的增加，實現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境溫度下的相關參數進行檢測并對數據進行分析對比，隨著外界環境溫度的下降，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還可以達到3.0以上，在-15℃時COP還可以達到2.46，噴氣增焓空氣源熱泵機組在低溫環境下能效更高。

參考文獻：

[1]董旭，等.噴氣增焓渦旋低溫空氣源熱泵制熱性能的分析[J].流體機械，2017.

[2]藕俊彥，等.R417A噴氣增焓熱泵熱水器低溫環境下的變流量特性分析[J].流體機械，2016.

[3]陳曉寧，等.噴氣增焓空氣源熱泵熱性能評價及預測[J].太陽能學報，2018.

[4]馬麟，等.噴液冷卻和噴氣增焓低溫熱泵渦旋壓縮機的對比分析[J].制冷技術，2018.