蔡志敏 1    赵密升 2    李建国 2    李凡 3    李春来 1    李韶锋 2

( 1.河源职业技术学院  河源  517000；2.龙川jxf吉祥坊新能源科技发展有限公司  河源  517000； 3.广东工业大学  广州  510006 )

【摘  要】对喷气增焓及喷液冷却式空气源热泵进行了热力学分析， 并在低环境温度下对其制热性能进行了

数据测试及对比研究，结果表明，随着室外环境温度在 10℃~30℃之间下降时，两款热泵耗电量 都在逐渐增加， 制热量逐渐降低， 喷气增焓空气源热泵机组相较喷液冷却式空气源热泵机组的 COP 下降有变缓趋势， 当室外环境温度为-5℃时， 喷气增焓热泵的COP 为3.03，而喷液冷却式热泵降 至 2.66；在-20℃时， 喷气增焓式热泵 COP 为 2.15，喷液冷却式热泵 COP 已降至 1.88；喷气增焓 空气源热泵比喷液冷却式热泵性能提高大概 13%左右。喷气增焓空气源热泵机组在低温环境下效 率更高。

【关键词】喷气增焓；喷液冷却；空气源热泵；低温实验数据对比分析

中图分类号  TU833  ;     ; 文献标识码  A

Enhanced Vapor Injection and Liquid-cooled Air Source Heat Pump in

Low Temperature Environment Comparison and Analysis of Experimental Data

Cai Zhimin1   Zhao Misheng2      Li Jianguo2      Li Fan3      Li Chunlai1      Li Shaofeng2       ( 1.Heyuan Polytechnic1, Heyuan, 517000; 2.Longchuan New Entai Energy Technology Co., Ltd, Heyuan, 517000;3.Guangdong University of Technology, Guangzhou, 510006 )

【Abstract】  This paper tests and compares the performance of air-source heat pump Coupled with Enhanced Vapor Injection and liquid-cooled air-source heat pump in low temperature environment. The results show that the power consumption of the two heat pumps increases gradually, the heat production decreases gradually, and the COP of Coupled with Enhanced Vapor Injection air-source heat pump unit decreases more than that of liquid-cooled air when the ambient temperature decreases between 10℃ and -30℃. Source heat pump has a significant delay trend. When the outdoor temperature is -5℃, the COP of the jet Coupled with Enhanced Vapor Injection heat pump is 3.03, while that of the jet-cooled heat pump has dropped to 2.66. At -20 ℃, the COP of the jet Coupled with Enhanced Vapor Injection    heat pump can also reach 2. 15, and the COP of the jet-cooled heat pump has dropped to 1.88. The performance of the jet Coupled with Enhanced Vapor Injection air source heat pump is about 13% higher than that of the jet-cooled heat pump. Air Source Heat Pump Coupled with Enhanced Vapor Injection is more efficient in low temperatureenvironment.

【Keywords】   Enhanced Vapor Injection; liquid-cooled; Air source heat pump; Comparison and analysis of experimental data

基金项目：河源市 2018 年省科技创新战略专项(纵向协同管理方向)资金项目 “低环境温度空气源热泵热风机关键技术研究及其产业化”(项目编号： 2018005)；河源市 2019 年省科技专项资金 (“大专项”+ “任务清单”)资金项 目“空气源热泵干燥机组关键技术研究及其产业化”(项目编号： 190816091520699)阶段性研究成果

作者 (通讯作者) 简介：蔡志敏(1981- )，男，硕士研究生，高级工程师， E-mail：caizhimin8242@163.com

引言

近几年， 我国很多北方城市冬天出现了大范围的雾霾天气，严重影响了人们的工作、生活及身体 健康，政府为此出台了一系列煤改清洁能源的政策， 空气源热泵由于节能环保等特点，在此背景下 得到了快速发展。

北方主要气候特点为温度低(极端室外温度可达-30℃左右)，因此对空气源热泵系统提出了更高的要求。传统空气源热泵技术在外界低环境温度下，压缩比增大，等熵系数减小，压缩机排气温度 升高，功率增大，制热量降低，不能满足用户要求；为解决上述问题，目前喷气增焓和喷液冷却式空气 源热泵是两种在室外低温环境下运行的主要解决方案，两种技术方案都可以满足北方寒冷地区热泵系统使用需求。

国内外近几年也针对这两种方案在不同方面进行了分析研究， 董旭等[1]对喷气增焓热泵性能进行了分析， 并分析了供暖技术应用于东北部分地区的技术可行性。藕俊彦等[2]针对 R417A 喷气增焓热泵热水器低温环境下的变流量特性进行了分析。项 宇[3]研究了R410a 空气源热泵系统喷气增焓独立控制方案。鲁祥友等[4]针对空气流量及用水量对空气源热泵热水机组性能影响进行了试验研究，马麟等 [5] 对喷液冷却和喷气增焓低温热泵涡旋压缩机的性能做了对比分析。本文主要研究了基于 R410a 的喷气增焓与喷液冷却式空气源热泵在低温环境下的性能对比分析。

1  热泵制热热力学分析

1.1    喷液冷却空气源热泵热力学分析

由图 1 分析可知： 制冷剂被冷凝器冷却后， 流出分两路， 一路为主路， 一路为次路， 主路经节流 阀节流(6)， 到蒸发器相变吸热后由压缩机吸入   (1)。次路经节流阀节流降压后直接到压缩机喷液 口喷入(7)，与压缩机内原有制冷剂进行混合后(3) 经压缩机压缩排出(4)。

由图 2 分析可知： 如果没有次路喷液系统， 压缩机排气温度会升高。所以喷液系统可有效降低压 缩机排气温度。

由图 3 分析可知：制冷剂在冷凝器被冷却后， 流出分两路， 一路为主路， 一路为次路(喷气路)， 主路制冷剂经经济器与次路制冷剂进行换热达到 二次过冷状态(6)，经节流阀节流(7)，蒸发器相 变吸热后(1) 由压缩机吸入(2)。次路(喷气路) 从冷凝器出来后(5) 先通过节流降压(8)，与主路制冷剂在经济器进行换热达到过热状态， 由压缩 机吸入(9)，与主路制冷剂混合后(3) 由压缩机 压缩排出(4)。

由图 4 分析可知： 如果无喷气路， 压缩机排气 温度会升高至 T4 ′，增加喷气路可有效降低压缩机 排气温度至 T4。从而保护压缩机在更低的环境温度 下安全高效的运行。

通过热力学分析喷气增焓空气源热泵制热过 程，可得制热量 Qh 。热泵能耗 W，制热性能系数 COPh ，相对常规空气源热泵的制热量增加ΔQh。 有以下关系[1]：