空气源热泵是利用空气作为冷热源的热泵。这种热泵安装和使用都很方便,应用较广,但目前也存在一些缺点。空气源热泵系统因地区和季节不同,空调空气的状态参数的变化,对热泵的容量和制热性能系数影响很大,空调温度越低,热泵的制热性能系数就越低。

尤其在冬季,当空气温度很低时,这时需求供热量很大,势必造成热泵供热量与建筑物耗热量之间的供需矛盾。冬季空气温度很低时,空调换热器中的工质蒸发温度也很低。当空调换热器表面温度低于0℃,并且低于空气露点温度时,空气中的水分在换热器表面就会凝结成霜,导致蒸发器的吸热量减少,热泵不能正常供热。因此,空气源热泵的除霜要有一定能耗,保证空调换热器获得足够的热量,需要较大容量的风机供风,增大了空气源热泵装置的噪音。

当热泵室外换热器周围的温度低于空气露点温度时,换热器表面就要结霜,加大了换热器的传热热阻,同时加大了空气通过换热器的阻力,使通过换热器的风量减少,导致热泵不能正常供热。若制冷剂在蒸发器中不能完全蒸发,压缩机还有可能发生回液现象,这容易造成往复式压缩机的损坏,即使螺杆和涡旋式等压缩机对少量回液敏感性不强,但压缩机吸气压力与排气压力之比要提高,压缩比的加大使压缩机轴功率上升,热泵系统的能耗增加。霜的形成非常复杂,空气相对湿度变化对结霜的影响远远大于空气温度变化对结霜的影响。因此,空气源热泵这一难题的解决是人们一直在研究的课题。目前解决结霜的途径有两个,一是防止空调的换热器结霜;二是结霜后的除霜。

防止结霜的方法是在热泵系统中增加一个辅助的空调换热器,通过辅助换热器的高温液体的热量能有效的防止主换热器的冰霜形成。在热泵系统的室内换热器中设置一个为制冷剂加温的电加热器,这样可使制冷剂的温度比一般热泵系统高1℃~2℃,使空调换热器不易结霜。增加空调换热器的换热面积,并且采用亲水型铝箔作翅片,翅片间距加大,这样可以延缓结霜时间。虽然采取一些措施能防止结霜,但完全避免结霜是不可能的,因此空气源热泵必须有一个可靠的除霜方法。除霜的方法是把压缩机的部分高温热气经旁通管直接送入蒸发器进行除霜;利用四通阀,将热泵由供热工况运行变为制冷工况运行,这种方法除霜快,但要消耗大量能量;在空调换热器内镶入电加热器,用电加热除霜。在不同地区和不同品牌的空气源热泵机组除霜采用的方法不同,空气源热泵系统防霜和除霜的能耗估计占总热泵总能耗的10%,但是霜层的形成造成换热器运行性能的下降具有不确定性。

空气源热泵的不足与改进

空气源热泵在我国典型的应用范围是长江流域以南地区。在北方地区,冬季平均气温低于0℃,空气源热泵不仅运行条件恶劣,稳定性差,而且存在结霜问题,效率较低。空气源热泵用于北方地区时,必须慎重考虑。目前,由于对空气源热泵存在的固有问题没有找到有效的解决办法,所以空气、土壤、太阳能的综合利用是一种发展趋势。空气作为低位热能,可以取之不尽,用之不竭,处处都有,可以无偿地获取,而且空气源热泵装置的安装和使用也都比较方便。在使用空气源热泵系统时要注意三个方面:经济合理地选择平衡点;热泵系统配备一个合理的辅助加热装置;热泵系统的自动能量调节。因此热泵装置的设计要考虑防止空调换热器的结霜和选择良好的除霜方式。

伴随《可再生能源法》实施,建筑节能已成为地产界的新热点,越来越多的开发商在国家政策引导与自身观念更新的情况下,都或多或少地在所开发的项目中使用了节能技术,而空气能热泵技术又以污染小,效果好而成为各家看好的采暖技术。空气能热泵行业虽然进入国内市场十年之久,但现在仍然处在持续发展的阶段。在整个消费水平提升、科技水平进步、建筑结构变化多端的今天,空气能热泵热水器以其独特的优势,一直保持着直线上升的势头。空气能热水器已经开始带领消费者走向“热水文明”的新时代。