低溫空氣源熱泵

空氣源熱泵的應用範圍受到氣候條件的約束。隨著室外溫度的降低，用戶的需熱量不斷增加。當室外氣溫很低時，空氣源熱泵的制熱量不能滿足用戶採暖要求。同時，隨著壓縮機壓力比的增加，其COP急劇下降，排氣溫度迅速升高，從而導致壓縮機不能正常運行甚至損壞。國內外學者針對這樣的問題提出了不同的解決方案。本文列出了一些 低溫空氣源熱泵的研究成果並做出分析比較。對更好地促進空氣源熱泵技術的發展具有積極意義。

空氣源熱泵機組由 蒸發器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥四大主要部件構成封閉系統，其內充注有適量的工質。機組運行基本原理依據是 逆卡循環原理：液態工質首先在蒸發器內吸收空氣中的熱量而蒸發形成蒸汽（汽化），汽化潛熱即為所回收熱量，而後經壓縮機壓縮成高溫高壓氣體，進入冷凝器內冷凝成液態（液化）把吸收的熱量發給需要的加熱的水中，液態工質經膨脹閥降壓膨脹后重新回到膨脹閥內，吸收熱量蒸發而完成一個循環，如此往複，不斷吸收低溫源的熱而輸出所加熱的水中，直接達到預定溫度，其工作原理圖如下：

在室外溫度為 -30℃，冷凝溫度為60℃的工況下，採用專為低溫製冷設計的壓縮機的單級熱泵系統仍然可以穩定運行。這種壓縮機主要採用R507、R404為工質，在大壓縮比下仍可穩定運行，不會因過熱而停機。但是相對其他低溫熱泵系統來說，它的COP相對較低。同時，由於壓縮機專為低蒸發壓力工況設計，在較高室外氣溫下其性能降低。隨著室外溫度的升高，系統的制熱量逐漸增加，但是室內採暖熱負荷減小，這使得熱泵系統運行時間短，從而降低系統運行效率。單級低溫熱泵系統可以綜合變頻技術、並聯壓縮機或可替換壓縮機方式、蓄熱系統，但是這樣會增加單級系統的投資，從而丟掉了其最大的優點——低廉的安裝費用。

變頻低溫空氣源熱泵在低溫環境下工作時通過變頻技術來提高系統制熱量，但是該方案只解決了低溫工況可靠性問題而不能保證其經濟性，此時系統COP下降幅度非常大。同時，雜訊的增加、高頻運行回油問題、電磁兼容問題及變頻器價格問題成為該方案推廣的障礙。

由於它不是採用電熱元件直接加熱，故相對電熱水器而言，杜絕了漏電的安全隱患；相對燃氣熱水器來講，沒有燃氣泄露，或一氧化碳中毒之類的安全隱患，因而具有更卓越的安全性能。

空氣能熱泵是蓄熱式的，加熱功能根據水箱內的溫度或者空調負荷自動啟動，保證熱水、空調負荷24小時充足供應，加熱熱水時不會出現像燃氣熱水器那樣無法同時滿足多個水龍頭用熱水的問題，也不會出現電熱水器容量小，多人洗澡需要等待的問題。即開即用熱水，出水量大，出水溫度穩定，滿足你所有對熱水的期望。

由於其耗電量其他供暖、制熱、生活熱水費用的1/4，即相當於使用同樣多的熱水或者同樣的採暖面積，使用空氣能熱泵，電費只需電加熱、採暖的四分之一。以一個4口之家來計算，正常熱水使用量在200L/天左右，用電熱水器加熱，電費大約需要4元/天，而空氣能熱泵則只需要約1元/天，一年可以節約1000元左右的電費。

燃氣熱水器通過燃燒可燃氣體加熱熱水，同時排放大量的二氧化碳，二氧化硫等有害廢氣。空氣能熱泵只是將周圍空氣中的熱量轉移到水中，完全做到零排放，對環境幾乎不產生影響，是真正的環保熱水器。

在節能減排已經成為時代潮流的今天，節約能源，減少碳排放是最時尚的生活方式。前面已經提到，空氣能熱泵採用的是逆卡諾原理，將空氣中的能量轉移到水中，不是直接用電熱元件加熱，因此其能效可達到電熱水器的4倍，即加熱等量的熱水，耗電量相當於電熱水器的四分之一，大大節約了電力的消耗。中國的電力70%是通過火電廠燒煤產生的，節約電力意味著減少碳的排放。