空气源热泵采暖技术在寒冷地区的应用研究

马丽娜

摘 要：很多寒冷的地区都会应用空气源热泵采暖技术来进行采暖，这种技术在应用的过程中不仅可以保护环境，同时能提高建筑供暖系统的节能性能。在很多寒冷地区都会采用复叠循环和双极压缩来降低压比，或者用电来对压缩机和加热气液中间的吸气管路进行加热，这样其的蒸发压力和蒸发温度才能得到提高。本文就空气源热泵采暖技术在寒冷地区的应用进行研究，希望能够在一定程度上提高人们的生活质量。

关键词：空气源热泵；采暖技术；双级压缩循环；复叠循环；寒冷地区

如果在进行建筑施工的过程中采用的是空气源热泵采暖技术的话，那么建筑采暖的耗能才能得到降低。空气源热泵采暖技术可以将低温位的热能传送到为高温位，能够有效的对余热资源进行利用，这样自然资源的利用效率才能得到提升；寒冷地区在进行采暖的过程中输入的能源才能得到减少；人们冬季采暖的需求才能得到满足。空气源热泵采暖技术不仅有减少温室效应的优点，同时其还有着安装和使用方便、能源利用率高、环保等优点，因此我们必须要不断推广空气源热泵采暖技术。

1 适用于寒冷地区的空气源热泵采暖技术應用研究现状

在我国很多寒冷地区在进行冬季制热的时候，经常会应用到空气源热泵采暖技术。随着冬季的到来很多寒冷地区的是温度都会出现降低的现象，这时候空气源热泵制冷剂的吸气比容就会得到扩大，空气源热泵在进行运行的过程中，其的吸气量会随着室外环境温度的降低而降低，在这个过程中空气源热泵的制热量就会随之开始上升。

随着建筑室外温度的不断降低。压缩机的吸气压力就会得到降低，其的压比就会随之增大，空气源热泵机组的运行压比就会出现偏离最优值的现象，在这个过程中建筑采暖系统的压缩过程就会出现偏离正常压缩过程的现象，这种现象最终将会导致空气源热泵的机组出现排期温度异常的现象。

当压缩机的压缩比增大的时候，其的输气量、暑期效率以及输气系数就会出现下降的现象，压缩机在进行运行的过程中，经常会出现压缩机的润滑油的粘度就会出现下降的现象，出现这种现象的主要原因就是因为压缩机排气温度过高的原因，这种现象对压缩机的软化效果产生了非常大的影响。如果空气源热泵在进行运行的过程中压缩比过大的话，那么就会出现供暖系统频繁启停、无法正常运行的现象，这对热泵系统的推广造成了非常大的影响。

2 普通空气源热泵采暖技术在寒冷地区应用尚存在的问题

对于普通空气源热泵采暖技术而言，其使用受当地最低环境温度的限制，适宜在冬季温度高于0℃的长江以南地区使用；冬季最低气温低于一5℃的黄河以北地区，不适宜使用普通空气源热泵采暖技术。随着压缩机和各种辅助部件性能的不断提高，空气源热泵采暖技术的使用范围也在不断扩大，但对于目前广泛采用HCFC22作为制冷剂的普通空气源热泵采暖技术系统，在寒冷地区的应用仍存在如下三方面的问题：

（1）普通空气源热泵采暖技术随着环境温度的降低，制热量和制热效率不断降低，而人们对制热量的需求随着环境温度的降低不断增加，普通空气源热泵采暖技术系统尚无法解决这个矛盾。

（2）普通空气源热泵采暖技术在低温环境下工作时，蒸发温度很低，导致压缩机排气温度超过压缩机允许工作范围，而出现频繁启/停，无法正常工作。

（3）当环境温度降到5℃以下时，空气中的水蒸气会在蒸发器表面形成霜层，使蒸发器换热系数降低，制热量减少，制热效率降低，压缩机压缩比加大，排气温度升高，热泵系统无法正常工作，严重时甚至会导致压缩机烧毁。

3 各种用于寒冷地区空气源热泵采暖技术的技术方案及其特点

在寒冷地区空气源热泵在进行采暖应用的过程中出现了很多问题，针对这些问题研究人员必须要不断加强对空气源热泵采暖技术的研究力度，这样空气源热泵采暖技术在寒冷地区的适用性才能得到提高。

在进行空气源热泵采暖技术应用的时候，经常会出现房间热量和热泵制热输出热量严重不匹配的现象，针对这种现象我们采用的解决办法主要是，利用辅助热源来对房间内部的热量进行弥补，最常用的辅助热源就是中小型系统电加热，在进行辅助热源应用的过程中一般都是采用锅炉设备来进行供暖，在进行辅助设备设置的时候必须要应用两套加热装置，这样辅助热源一次能源的利用效率才能得到提高。

3.1 准二级压缩空气源热泵采暖技术技术

为解决低温制冷时机组的性能与投资关系问题，在20世纪80年代中期有学者提出了带经济器的准二级压缩系统，并在螺杆机组中得到成功应用。最近，尚振围等对单机双级丙烷螺杆压缩机组进行了研究；周刚等对用于空调工况的双级压缩循环进行了分析计算。但是由于螺杆机组容量一般较大，很少有应用于小型户式空气源热泵采暖技术的情形，同时这种系统相对于二级压缩系统的优点随着蒸发温度的上升将逐渐趋于下降，因而这种准二级压缩的研究长期以来一直局限于低温制冷的情况，其普冷工况的可行性一直未能得到足够的关注。

3.2 双级压缩空气源热泵采暖技术技术

在寒冷地区的冬季经常会采用空气源热泵来进行采暖，但是空气源热泵在进行供暖的过程中经常会出现热效率低和结霜的现象，针对这种现象我们一般都是采用双级热泵的供暖系统来弥补这一问题，这样寒冷地区低温制热热泵恶化的现象才能得到解决。在冬季，用放置在室外的空气源热泵采暖技术冷热水机组制备10～20℃的温水，通过水环路送至室内的水一空气热泵或者水一水热泵系统从水中提取热量，以达到供暖目的。

3.3 复叠循环空气源热泵采暖技术技术

Hasegawa等介绍了日本研究二级压缩--复叠热水热泵（TCCH）的样机实验情况[4]。其供热水温度可达70～C，比单级压缩热泵供水温度高得多。因为减小了压比，提高了COP（可达3.7），复叠方式减少了耗电量，样机实验表明，中间热交换器面积大小对性能影响很大，它除了预热水和进行冷剂气液分离外，还影响制冷剂流动、制冷剂液体过冷，需要进行优化。

3.4 国外空调公司的热泵技术

考虑到欧美国家的住房结构和对采暖要求与亚洲国家的差异，空气源热泵采暖技术技术的进步主要体现在以日本和韩国为代表的亚洲国家的技术进步上。为提高空气源热泵采暖技术的制热性能，国外公司采用的主要技术有开发高性能的压缩机、应用优质内螺纹管、采用高效换热翅片、采用双压缩机等。

4 结论

综上所述，我们必须要不断加大对空气源热泵采暖技术的应用力度，不断提高空气源热泵采暖技术的节能和环保性能，这样寒冷地区建筑的采暖性能才能得到提升。在实际应用的过程中空气源热泵采暖技术仍旧存在着很多问题，比如：排气的温度过高或者是受压比太高等，针对这种现象我们必须要采取针对性的措施，比如：二级压缩循环、辅助电加热等措施，这样空气源热泵采暖技术在寒冷地区发挥的作用才能得到提高。

参考文献

[1]胡青松，吴玉庭，马重芳.适合严寒地区的先进热泵采暖技术[J].建设科技，2016（2）：21-24.

[2]李元哲，肖曰嵘，柯细勇.空气源热泵采暖技术散热器采暖在寒冷地区的应用[J].供热制冷，2016（8）：50-55.

[3]李元哲，肖曰嵘，柯细勇.空气源热泵采暖技术散热器供暖在寒冷地区的应用[J].暖通空调，2016（e08）：17-22.

[4]刘孝敏，刘叶瑞，谢伟雪，等.空气源热泵采暖技术机组在寒冷地区建筑采暖中的应用[J].自然科学：文摘版，2016（5）：00025-00025.