尹慧宇
太阳雨集团有限公司
摘要：我国大多数家用空调器是空气源热泵型空调器，它的节能和环保性符合社会经济发展需求，故空气源热泵技术的相关研究也越来越多。空气源热泵运行状况不佳，影响其运行效果最主要的因素是空气源热泵的结霜、除霜和低温适应性问题。研究数据表明，在－6℃～5℃且相对湿度基本稳定的气象条件下，空气源热泵正常工作过程中最容易结霜的部位是室外换热器。室外换热器暴露在室外，由于气候条件变化，其低温适应性不强，导致无法正常工作，低温条件下，结霜严重，无法高效平稳运行。尤其是在我国长江流域以南地区，虽然与北方相比，冬季温度相对较高，但空气源热泵的结霜现象更为严重，无法保证空气源热泵的稳定性、可靠性、实用性，不利于市场推广和应用。
关键词：空气源热泵; 系统配置; 燃气锅炉
引言
代表21世纪清洁供热的热水器可以降低能耗，减轻能源压力，消除传统供热方式的负面影响。但是，热水泵的当前阶段并不优化，导致运行中出现冻害、性能下降和回水温度升高等问题，导致性能下降。本文阐述了系统加热性能的优势和影响，以及进一步提高热水泵加热性能的措施，为发展提高热水泵性能的热水泵加热技术提供了理论参考。
1空气源热泵技术在严寒及寒冷地区使用时存在的技术缺点
1)空气源热泵制热性能与建筑物供暖负荷不一致，当室外温度较高时，热泵机组制热性能高，而此时建筑供暖负荷所需小，相反，室外温度低时，热泵机组制热性能差，而此时房间热负荷所需较大。所以，常常出现白天设备存在间歇运行，而夜间不能满足供暖需求。2)在冬季由于气温降低，空气源热泵机组的运行都存在结霜和除霜问题，一方面，当所处环境温度偏低时，机组的蒸发器温度则需进一步降低，所以会结霜。而且霜层厚度也会进一步恶化机组制热性能，直至机组停止制热。另一方面，为了能使机组正常制热工作，可以通过四通阀切换进行除霜，但是，这也带来了除霜时不能实现连续供热的弊端。为了实现“绿水青山就是金山银山”，使燃煤锅炉改造既能满足使用功能要求，又可以减少污染，空气源热泵技术应用于供暖热源时必须进行必要的技术革新。
2蓄能技术的重要性
在空气源热泵系统中应用蓄能技术的重要性主要体现在以下四个方面：（1）传统空气源热泵除霜系统需要由制冷替换供热模式，再由冷凝器替换蒸发器实施除霜工作，而通过蓄能装置进行除霜，则能有一定的热量支撑，加上科学合理地采取运行策略，能在很大程度上避免在除霜阶段对末端用户的供热效果造成影响；（2）在空气源热泵系统中应用蓄能技术，能够有效调节电力负荷；（3）在对供热进行调节的过程中，能避免出现用户热需求和热供给不平衡的现象；（4）蓄能技术可应用在太阳能集热系统、空气源热泵热水机组等不同的热泵系统中。与传统供热方式相比，空气源热泵具有初投资低、安装灵活，以及节能等优势，正是因为这诸多优势，空气源热泵的应用越来越普遍。值得注意的是，虽然空气源热泵发展前景大好，但在较为寒冷的地区，室外低温环境会增加空气源热泵技术的压缩比，对机组正常运行造成一定的影响。若想从根源上解决空气源热泵的这一不足，还需结合蓄能技术，进一步完善与优化空气源热泵，保证低温工况效率。
3系统配置
本供热系统将空气源热泵与燃气锅炉并联，设计供回水为45℃/35℃，燃气锅炉供回水温度为85℃/65℃，通过锅炉与板换之间的循环水泵经由板换换热至二次供热侧回路。运行控制方法如下:①本系统为一次泵定流量系统，循环水泵定频运行;②满负荷工况下，通过电动阀调节空气源热泵与燃气锅炉供热比例，共同承担热负荷;③部分负荷工况下，结合气候补偿器优先开启空气源热泵，系统仍为定流量运行，通过空气源热泵机组群的台数控制供热量及电动阀开度，保证空气源与板换之间流量匹配。末端循环水泵在采暖季内24h开启为末端用户供热。随着蒸发温度的降低，单位质量制冷剂从蒸发侧吸收的热量将逐渐降低，单位质量制冷剂压缩功将增加，从而导致机组的制热量和制热COP逐渐降低。
4空气源热泵除霜系统
4.1防止和延缓结霜的方法
影响结霜的因素有很多，其中室外换热器周围的空气状态与之有密切关系。部分学者对室外热换器周围环境参数进行了监控和研究，以了解其是否具有防止或延缓结霜现象发生的作用。分析发现换热器入口处可能影响换热器结霜速度，因此在室外换热器入口处装置固体除湿剂，利用其来最大程度地降低入口处的含湿量，以发挥对结霜的抑制作用，延缓结霜现象的发生。但研究表明，固体除湿剂作用时间较短，随着时间流逝，除湿剂吸收越来越不明显，最终无法起到抑制结霜的作用。在蒸发器空气入口处安装了一个吸附床来减少入口空气湿度，实现抑制结霜的目的。但吸附床受自然因素限制，在没有阳光照射时，吸附床作用效果不明显，这时就要依靠吸附床内的电加热器来完成。为了防止和延缓结霜，人们从不同角度出发，做了大量研究工作，延缓结霜的技术也得到了优化升级。但影响空气源热泵结霜的因素有很多，不仅受技术条件制约，还受环境影响，因此研究工作进展比较缓慢。
4.2热力除霜系统
当前应用最广泛的两种除霜和散热方法是反馈，在对能量和回流期间能耗的研究中发现，系统的能量主要是室内空气中的热量、外壳换热器内部的热量和压缩机。但是，由于室内的热量高达71.8%，建筑物内的热量会因为防冻而减少。介绍了一种双层防冻系统，以提高除霜系统除传统热量外的性能，同时保证高效的热量供应。储蓄控制是基于防冻回潮，通过比较乳霜和乳霜回收工艺实现了乳霜和热风排除。的储蓄性能，并且由于冻融和热的回归而节省的能源简单、廉价、范围广泛、适用良好，但受到冻融能量的限制，使冻害持续时间更长。储蓄乳霜系统消除了乳霜短缺。
5空气源热泵+电锅炉+蓄热水箱的供暖形式
现在，很多地区提倡利用谷价电，移峰易谷，在一些执行峰谷电价的地区，空气源热泵可配合电锅炉及蓄热水箱的系统形式。白天，室外气温高时，可利用空气源热泵提供建筑物白天所需的热量，夜间，启动电锅炉，利用谷价电给建筑物提供夜间所需热量的同时向蓄热水箱蓄热，弥补空气源热泵供热不足的部分。
结束语
(1)空气源热泵系统的应用对室外环境参数较为敏感，不同温湿度条件下与其他能源供热系统的盈亏平衡点需要单独计算，才能优化系统配置形成最佳运行策略。(2)在空气源热泵与燃气锅炉联合供热系统中，空气源热泵装机容量占比从0升至50%阶段，年费用变化率最为明显;从50%升至70%变化率减小;从70%升至100%阶段反而有所提升。(3)根据项目其他限制因素，如初投资、运行费等，在50%～70%区间内选取空气源热泵配置比例为宜。(4)空气源热泵与燃气锅炉系统在科学配比的情况下经济性较高，可供同类项目参考。
参考文献
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