低温环境下空气源热泵的应用分析

空气源热泵是一种新型的节能减排环保装置，其以少量的高位电能作为驱动，提升空气中的低位热能为高位热能，利用空气中的能量，具有节能减排、高效无污染的特色。但在低温环境下空气源热泵工作性能缺乏稳定性，制热效率不高，这对空气源热泵的进一步推广带来了较大的阻碍。文中从空气源热泵及其特色入手，分析了低温环境下空气源热泵的应用。

1、空气源热泵及其特色

由于热泵属于节能装置，可以将低位热能转换为高位热能，达到节省不可再生能源的目的。空气源热泵以空气作为低温热源，在运行中需要消耗一定的电能来保证为用户提供热能。作为高效节能装置，空气源热泵具有较多的优点。其以空气作为热源，不仅可以迅速补充，而且不受地理条件限制。利用空气源热泵吸收空气中的热量，并将其转化为高温热能，将水加热到供暖需要的温度。在将空气热能转换为高位热能时需要消耗少量的电能，相较于其他供热设备，其输出能量与输入电能之比具有较强的优势。在空气源热泵系统运行过程当中，不存在传统的热水系统运行中危险，热水通过高温冷媒与水进行交换，实现电水物理上的分离，其热水系统具有较高的安全性和可靠性。而且空气源热泵使用范围十分广泛，使用年限较长，维护成本不高，可以实现智能化控制，运行十分稳定。

在实际空气源热泵应用过程当中也存在显著的缺点。其在我国部分地区应用时存在结霜问题，在夏热冬冷地区应用时，由于空气湿度大，冬季室外温度低，当室外换热器表层温度低于周围空气露点温度时，换热器表层则会出现结霜情况，从而影响传热效果，严重时还会出现停机情况。而且在结霜状态下，热泵制热性能系数和可靠性都会下降。在空气源热泵运行中，由于空气比热容较小，要想获得所需要的热量，则需要较多的空气量，在加大风机风量过程当中，空气源热泵装置噪音也会较大。

2、低温环境下空气源热泵的应用

2.1、限制因素

在低温环境下应用空气源热泵过程当中，当室外温度下降时，建筑物热负荷也会不断变大，空气源热泵的制热量则会减少。这主要是由于室外温度下降过程当中，空气中含有的热量会减少，空气源热泵需要更多的空气量才能满足运行要求，在压缩比增大的情况下，压缩机容积效率则会下降，因此在低温状态下空气源热泵单位质量供热量则会减少。这也造成在低温环境下空气源热泵机组供热量会出现不足的情况。同时在室外低温环境下，压缩机排气温度会处于较高水平，这必然也会对机组的正常运行带来较大的影响。低温工况下，吸气管回油困难，在气液分离器内会积存大量的润滑油，而且低温下润滑油会更粘稠，润滑效果下降，从而造成失油问题发生，影响空气源热泵的正常运行。另外，随着蒸发温度的不断下降，制冷剂质量流量也会越来越少，压缩机会出现冷却不足问题，造成电机过热，严重时还会出现电机被烧毁的情况。

2.2、解决方法

针对于低温环境下空气源热泵稳定可靠的运行的诸多限制性因素，可以利用双级耦合热泵，即通过空气源热泵冷热水机组来进行低温水制备，并利用水环路将低温水送至室内各个热泵机组中，空气热泵从水中汲取热量，实现对室内空气的加热，达到供暖的目的。也可能利用单双级混合式热泵供暖系统，其在室外温度适宜情况下进行单级运行，只有在室外温度过低时才按双级运行，具有不错的节能和环保效果。在该系统中，利用水循环将两套单级压缩热泵系统有效的联系起来，组合成为一个新的双级耦合热泵系统，热量在输送和转换过程当中损失率较低，同时还使用户节省了供暖设备，具有更好的节能性和经济性，能耗片地较低水平，与时代发展的需求相符合。

低温环境下普遍存在采暖期长的问题，利用空气源热泵可以有效的实现不可再生资源的节省，减少对环境的污染，具有不错的节能、环保效果。因此需要加大对空气源热泵在低温环境下应用的研究力度，通过应用适宜低温环境下运行的空气源热泵，保证系统运行的稳定性和可靠性，实现能源的节省。