空氣源熱泵

空氣熱泵性能與氣候的關(guān)系

    在額定工況下,氣溫35℃,出水7℃,空氣源熱泵夏季制冷性能系數(shù)COP值在3.0左右,冬季(空氣7℃,出水45℃)如不計化霜損失,制熱系數(shù) COPH值也在3.0左右,空氣源熱泵制冷、制熱性能與室外氣候有直接的關(guān)系。空氣源熱泵冷熱水機(jī)組在室外環(huán)境變化時制冷熱能力 的變化。從圖中可看出空氣源熱泵冷熱水機(jī)組供冷能力隨室外溫度的升高而降低,機(jī)組消耗功率隨室外環(huán)境溫度的升高而增加。當(dāng)室外空氣溫度增至40℃時,制冷 量一般要下降5—7%左右。空氣源冷熱水機(jī)組正常制冷的上限溫度一般在40-45℃,個別品牌設(shè)有冷凝器風(fēng)扇速度逐步控制系統(tǒng),最大允許室外溫度可達(dá) 50℃左右。需要指出的是,跟冷卻塔不一樣,制冷工況下相對濕度對空氣源熱泵沒不利影響,相反,相對濕度大,對冷卻有利。南京夏季相對濕度較高,所以實(shí)際 上風(fēng)冷與水冷在冷卻效果的差異上,比人們想象的要小。
 
    空氣源熱泵冷熱水機(jī)組的制熱特性更為復(fù)雜,當(dāng)盤管表面溫度低于空氣露點(diǎn)溫度時,空氣會結(jié)露,此時盤管表面發(fā)生了相變換熱,有利于提高熱泵機(jī)組的制熱 能力,但當(dāng)盤管表面溫度低于空氣冰點(diǎn)溫度(0℃以下)時,如果空氣中的相對濕度同時達(dá)到某一程度,盤管表面就會結(jié)霜,如不及時化霜,霜層會越結(jié)越厚,影響 空氣實(shí)際流通量,并阻礙了盤管上的熱交換,重者會結(jié)冰,壓縮機(jī)出現(xiàn)低壓保護(hù)停機(jī)。圖5反映了在不同迎面風(fēng)速條件下,熱泵機(jī)組室外側(cè)空氣盤管上濕空氣存在著 三種狀態(tài),圖中ABC為結(jié)霜區(qū),ABD為凝露區(qū),CBD 以下為干冷區(qū),即不結(jié)霜也不凝露。AB線為結(jié)霜轉(zhuǎn)變曲線,它與焓濕圖上的等濕球溫度線接近。圖中可看出,當(dāng)迎面風(fēng)速為2.5M/S、環(huán)境溫度為0℃、相對 濕度為73%時,盤管上即開始結(jié)霜,如將迎面風(fēng)速提高至4M/S,環(huán)境溫度為0℃,則相對濕度達(dá)82%時,盤管才開始結(jié)霜,結(jié)露結(jié)霜轉(zhuǎn)變線相應(yīng)左移,提高 風(fēng)速可減緩積霜。室外空氣干球溫度在0—5℃,相對濕度>85%時結(jié)霜最為嚴(yán)重,當(dāng) tw<-5℃時,結(jié)霜速率減慢,這是由于此時空氣中含濕量已明顯減少。
 
    熱泵機(jī)組盤管上出現(xiàn)結(jié)霜,會影響機(jī)組的正常有效的供熱,故必須定時化霜。目前大部分機(jī)組采用反向循環(huán)來化霜,此時不僅這一部分壓縮機(jī)停止供熱運(yùn)行, 而且作制冷運(yùn)轉(zhuǎn),故系統(tǒng)供熱量受明顯影響。結(jié)霜嚴(yán)重時,平均半小時化一次霜,一次化霜的時間為5分鐘左右,因化霜減少的供熱量達(dá)17%左右。另外,室外溫 度降低時,熱泵機(jī)組的出力明顯減少。0℃條件下,熱泵機(jī)組的實(shí)際出率為額定工況下的70%左右。-6℃情況下,出力只有額定工況下的62%左右,-10℃ 條件下供熱量只有額定工況下的55%左右。雨雪寒冷天氣對熱泵出力有明顯影響,重則影響正常運(yùn)行,一些用戶采用人為延長化霜時間、澆溫水等方法去除冰霜。 環(huán)境氣溫低于-10℃— -15℃時,熱泵機(jī)組一般都不能正常運(yùn)行。
 
    南京地理位置東經(jīng)118°48′,北緯32°00′,海撥8.9m,年平均溫度15.3℃,冬季空調(diào)室外計算溫度-6℃,最低日平均溫度-9℃,極 端最低溫度-14℃,極端最低溫度平均值-8.6℃,日平均溫度≤8℃的天數(shù)115天,夏季室外空調(diào)設(shè)計計算溫度35℃,濕球溫度28.3℃,極端最高濕 度40.7℃,極端最高溫度平均值37.4℃。表1—表2為南京地區(qū)1992年至1994年的不同時段的BIN參數(shù)(不同溫度、濕度出現(xiàn)的小時數(shù))。南京地區(qū)熱泵機(jī)組在不同迎面風(fēng)速情況下干冷區(qū)、凝露區(qū)和結(jié)霜區(qū)的小時數(shù)。表中可知,南京地區(qū)空氣源熱泵機(jī)組全年結(jié)霜時間在1500小時左右,如只在白天運(yùn)行,則全年結(jié)霜時間累計在680小時左右。結(jié)霜時間越少,熱泵機(jī)組供熱效率越高,供熱越可靠,節(jié)能越明顯。