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低温空气能为何能在寒冷环境下仍能高效运作

发布时间:2018-11-06

随着煤改电政策的实施,北方寒冷地区越来越多客户选用低温空气能热泵,超低温空气能热泵由于其节能环保、高效采暖的特性逐渐取代了燃煤在北方采暖的“领军地位”。而面对北方冬天低温的环境下,为什么超低温空气能仍然可以表现出不俗的采暖效果,高效运行呢?

在解答这个疑问之前,首先要分析超低温环境对空气能运行有哪些制约和挑战。如下图1所示,这是一个典型的热泵系统图,两大换热部件——翅片换热器(液态制冷剂从空气中吸收热量从而蒸发成气体),套管换热器(制冷剂释放热量用于采暖),而压缩机在其中扮演的是一个“热量迁移”的角色,电子膨胀阀节流使得冷媒压力降低再次进入蒸发器循环。

低温空气能为何能在寒冷环境下仍能高效运作

图1-常温空气能系统

一旦将这个系统置于气温-15℃以下的环境中,超低温的空气无法释放足够的热量来满足蒸发器中液态制冷剂的蒸发过程,蒸发不足使得进入压缩机的低温低压的气态制冷剂的量不足,导致压缩机的排气温度偏高,极易报排气高温故障;另一方面压缩机内部的润滑油工作温度是有一定限制的,长期处于高温环境,会使得润滑油变质从而失去润滑作用,限制压缩机的寿命。即使抛开这些问题不谈,蒸发器从空气中吸收到的热量是不够的,因此在冷凝器侧根本无法释放足够的热量用于供暖,从而导致用户采暖效果是极差的。

而对于“喷气增焓”这个词大家并不陌生,基本知道运用这种技术使得超低温空气能在-15℃以下能够高效运行,满足用户的供暖需求。加载了“喷气增焓”压缩机的热泵,可以对空气中的低温热量进行“准二次压缩”,这样一来空气能热泵压缩机的排气量就会增加,在低温工况系统就会稳定,同时制热效率也会提高。

低温空气能为何能在寒冷环境下仍能高效运作

但对于它的原理相信大部分人都没有深入了解过,接下来就剖析下它在氟路系统中是如何工作的。

如下图2所示,在套管后面增加了一个增焓板换和增焓电子膨胀阀,氟路系统的循环就发生了些许变化,在经过冷凝器(套管)换热后,一部分中温高压的液态制冷剂和常规空气能一样,节流降压后回到蒸发器中,虽然超低温下吸收的热量不足,但是由于仅仅是系统中的一部分制冷剂进行换热,因此蒸发效果可以保证;而另外一部分制冷剂节流降压后进入增焓板换中,吸收一部分热量后回到压缩机。这种方式的运用增加了压缩机的回气量(低温低压气态制冷剂的量),避免了压缩机报排气高温的隐患;而且一部分的制冷剂从增焓板换中获取热量,从而保证了使用侧的采暖效果。因此,喷气增焓技术的运用才能保证机组在超低温环境下高效采暖。

低温空气能为何能在寒冷环境下仍能高效运作

图2-超低温空气能系统

目前,喷气增焓技术在我司已日趋成熟,早已生产出“北极星”系列产品针对北方严寒地区,目前能够做到在-30℃环境下运行。在北京,甘肃,东北等严寒地域有众多工程案例。当然研究的步伐是不会停止的,后续会给更寒冷的区域带来温暖,让北方的冬天不再寒冷。