環(huán)境溫度對空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)性能的影響分析

王軍輝

摘 要：環(huán)境溫度對空氣源熱泵的性能有著十分重大的影響，并且隨著現(xiàn)代社會中空氣源熱泵的使用工況越來越復(fù)雜以及使用環(huán)境越來越惡劣，想要讓空氣源熱泵能夠穩(wěn)定的發(fā)揮自身的性能，就必須將環(huán)境溫度作為控制變量，通過大量的試驗分析研究環(huán)境溫度對空氣源熱泵的影響規(guī)律，從而根據(jù)不同的工況找到不同的解決措施。本篇文章主要是讓空氣源熱泵在不同的溫度下進(jìn)行多次試驗，并對多次試驗的結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)得到以下規(guī)律：（1）隨著溫度的不斷下降會導(dǎo)致過熱度也隨之不斷的降低，空氣源熱水泵的產(chǎn)熱量隨著過熱度的降低會逐漸增大，但是當(dāng)整個系統(tǒng)的過熱度降低到零度時，整個系統(tǒng)的產(chǎn)熱量會開始降低。（2）環(huán)境中整體溫度過低的話，會導(dǎo)致空氣源熱泵的壓比增大、排氣溫度升高，這時系統(tǒng)的壓縮機(jī)加大功率，可以使排氣溫度明顯降低。

關(guān)鍵詞：空氣源;熱泵熱水器;溫度;性能

1 緒論

與普通熱水器相比，空氣源熱泵熱水器效率更高，對環(huán)境的污染更小，更節(jié)能，因此在現(xiàn)代社會中受到人們的歡迎。新型空氣源熱水器的耗電量比傳統(tǒng)熱水器低百分之六十二，比太陽能熱水器低百分之三十三。空氣源熱泵熱水器主要吸收空氣中的熱量，然后將自身壓縮系統(tǒng)吸收的熱量傳遞給熱源，最終實現(xiàn)自身功能。通過經(jīng)驗知識和日常使用情況可以知道，環(huán)境的溫度對于空氣源熱泵具有十分明顯的影響作用。本篇文章旨在分析空氣源熱泵熱水器在不同溫度外界環(huán)境條件下的使用性能，并將多次試驗的結(jié)果進(jìn)行分析研究，得到溫度對空氣源熱泵熱水器的影響規(guī)律。

2 系統(tǒng)的試驗方法

2.1 試驗中需要用到的儀器設(shè)備

對空氣源熱泵熱水器進(jìn)行試驗時需要使用到以下儀器和設(shè)備：上水閥、液位觀測管、排水閥、電子膨脹閥、科式質(zhì)量流量計、高壓儲液器、電磁閥、干燥過濾器、視液鏡、浮子流量計、過濾器、循環(huán)水泵、套管冷凝器、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、翅片蒸發(fā)器等等設(shè)備。整套試驗設(shè)備中需要使用到十六個溫度控制器和四個壓力控制器。系統(tǒng)中的溫度需要使用熱電偶進(jìn)行測量，系統(tǒng)的壓力需要使用壓力傳感器進(jìn)行測量。在整個試驗開始之前，首先對系統(tǒng)的水泵的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)中水流量在合適的范圍之內(nèi)，并且將系統(tǒng)中的水進(jìn)行充分的混合，保證整個系統(tǒng)的良好的導(dǎo)熱性。然后對系統(tǒng)中的電子膨脹閥的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，防止系統(tǒng)開始工作的瞬間大量的制冷劑進(jìn)行壓縮機(jī)中，影響系統(tǒng)的使用性能。

2.2 試驗方法

系統(tǒng)中水箱中的熱水測試開始時的溫度需要保持在二十二攝氏度，然后通過加熱作用將水箱中的熱水逐漸加熱到五十五攝氏度。在每次單獨測試中，必須確保測試裝置所處的環(huán)境溫度不會改變，并且需要輔助加熱裝置來將系統(tǒng)水箱的水溫保持在恒定溫度。系統(tǒng)后開始工作三分鐘，測量數(shù)據(jù)，以確保收集的數(shù)據(jù)不受環(huán)境因素的影響，從而確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.3 試驗結(jié)論

從多次的試驗中可以得出以下結(jié)論：在系統(tǒng)所處的環(huán)境溫度為二十二攝氏度時，整個系統(tǒng)的產(chǎn)熱量會隨著系統(tǒng)中水溫的升高而升高。但是當(dāng)整個系統(tǒng)處于其他溫度時，系統(tǒng)的產(chǎn)熱量總是會在開始時不斷上升，在上升一段時間之后逐漸下降。在系統(tǒng)剛開始工作時，由于系統(tǒng)中的整體溫度偏低，所以系統(tǒng)的產(chǎn)熱量會持續(xù)增大，在系統(tǒng)工作一段時間之后，系統(tǒng)整體的溫度開始上升，而后系統(tǒng)的產(chǎn)熱量會逐漸降低。在系統(tǒng)所處的環(huán)境中溫度偏低時，系統(tǒng)整體的質(zhì)量流量也呈現(xiàn)很低的狀態(tài)。這是因為外界環(huán)境溫度很低，所以導(dǎo)致蒸發(fā)溫度降低，壓縮機(jī)中的吸氣比容會不斷變大，最終造成系統(tǒng)中的流量質(zhì)量降低。

在外界的環(huán)境溫度一致的情況下，系統(tǒng)中的質(zhì)量流量會隨著系統(tǒng)的過熱度的變化而發(fā)生變化。這是因為系統(tǒng)中的一側(cè)的水溫很高，系統(tǒng)中的蒸發(fā)壓力就會變大，造成系統(tǒng)中制冷劑的密度也隨之增大，最后導(dǎo)致系統(tǒng)的質(zhì)量流量不斷的變大。但是必須保持系統(tǒng)的過熱度大于零度才有以上規(guī)律。

整個系統(tǒng)的功率主要是由風(fēng)機(jī)、水泵和壓縮機(jī)的功率相加在一起組成的。在系統(tǒng)工作的過程中，系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)和水泵的規(guī)律基本上會維持在一個恒定的數(shù)值，所以整個系統(tǒng)的功率會發(fā)生變化主要是因為系統(tǒng)中的壓縮機(jī)功率發(fā)生變化。壓縮機(jī)的功率的變化主要是由系統(tǒng)中水箱的溫度所引起的，所以系統(tǒng)中水箱的溫度會導(dǎo)致整個系統(tǒng)中功率的變化。系統(tǒng)功率一般情況下會隨著水箱溫度的增加而增加，并且外界環(huán)境的溫度越低，那么系統(tǒng)的產(chǎn)熱量就會越大，最終導(dǎo)致系統(tǒng)的功率不斷上升。

3 結(jié)語

從以上的多次試驗中可以得出以下結(jié)論：

（1）整個系統(tǒng)中的產(chǎn)熱量變化主要是由系統(tǒng)的過熱度引起的，系統(tǒng)的過熱度又主要是由外界環(huán)境溫度引起的，并且外界的溫度越低系統(tǒng)的過熱度也會越低。在整個系統(tǒng)的過熱度不斷降低的時候，整個系統(tǒng)的產(chǎn)熱量會逐漸增大。而當(dāng)整個系統(tǒng)中的過熱度下降到零攝氏度時，系統(tǒng)的制熱量反而不會持續(xù)增大。

（2）整個系統(tǒng)中的功率的變化主要是由系統(tǒng)中的壓縮機(jī)的功率變化引起的，在系統(tǒng)中的水溫升高的同時，由于系統(tǒng)中冷凝器的壓力會隨著不斷增大，會導(dǎo)致系統(tǒng)的壓比隨之不斷的增大。并且系統(tǒng)所處的外界溫度越低，系統(tǒng)的過熱度就會越小，從而會使系統(tǒng)中壓縮機(jī)的功率不斷上升，但是這樣能夠使系統(tǒng)整體的排氣溫度下將。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭金梅，羅會龍，崔國民，等.熱泵技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展動向[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，5（37）：54-59.

[2]王志華，鄭煜鑫，郝吉波，等.R134a空氣源熱泵熱水器試驗研究與性能分析[J].制冷學(xué)報，2014，3（35）：71-76.