低環境溫度空氣源熱泵能效標準分析
低環境溫度空氣源熱泵能效標(biao)準(zhun)分析(xi)
王(wang)派李敏(min)霞(xia)馬一太王(wang)飛波
（中低溫熱能高效(xiao)利用(yong)教(jiao)育部重點實驗室(shi)，天(tian)津大學熱能研究(jiu)所(suo)）
摘(zhai)要京(jing)(jing)津冀(ji)(ji)地區(qu)大氣(qi)污染問題突出(chu)，為(wei)實現治(zhi)理霧(wu)霾(mai)和節能(neng)減排目標(biao)，京(jing)(jing)津冀(ji)(ji)開始無煤(mei)化行動(dong)。低環境溫(wen)度空(kong)氣(qi)源熱(re)泵經(jing)過(guo)十多年的(de)研究和試(shi)制，已經(jing)取得成(cheng)功，并在京(jing)(jing)津冀(ji)(ji)等地規模應用(yong)。本(ben)文重(zhong)點研究低環境溫(wen)度空(kong)氣(qi)源熱(re)泵名義工況下COP和綜合部(bu)分負荷值(zhi)，即IPLV（H）；并通過(guo)具(ju)體(ti)算(suan)例(li)，利(li)用(yong)熱(re)力學(xue)完善度分析相(xiang)關(guan)標(biao)準下的(de)IPLV（H），可(ke)供今后制定有關(guan)標(biao)準參(can)考(kao)。
關鍵詞低環境溫度空氣(qi)源熱泵(beng)；能(neng)效標準；IPLV（H）
1京津冀地(di)區“煤(mei)改電”現狀
京津冀(ji)地區(qu)大氣污染(ran)問(wen)題相對突(tu)出(chu)，2016年(nian)優(you)良(liang)天數比(bi)例(li)為(wei)(wei)(wei)56．8％，比(bi)全(quan)國平(ping)均比(bi)例(li)低(di)22個(ge)百分(fen)點；重度及以上污染(ran)天數比(bi)例(li)為(wei)(wei)(wei)9．2％，為(wei)(wei)(wei)全(quan)國平(ping)均水平(ping)的3．5倍(bei)；12月(yue)(yue)份發生5次大范圍重污染(ran)天氣過程。2016年(nian)11月(yue)(yue)15日至12月(yue)(yue)31日京津冀(ji)區(qu)域PM2．5濃度為(wei)(wei)(wei)135g／m3，是非供(gong)暖期濃度的2．4倍(bei)，該時期占全(quan)年(nian)時間的12．8％，對全(quan)年(nian)PM2．5貢獻(xian)達到(dao)24．4％[1]。
目(mu)前研究表明，煤炭低效分散燃(ran)燒是(shi)我國霧霾形成的主要原因之(zhi)一。為實現徹底治理霧霾和節能減排目(mu)標，京津冀(ji)開始了“無煤化”行動。
2015年(nian)12月，京(jing)津(jin)(jin)冀三地環保部門簽署了《京(jing)津(jin)(jin)冀區域環境保護率(lv)先突破合作(zuo)框架協(xie)議》。2016年(nian)7月25日，天津(jin)(jin)市(shi)出(chu)臺(tai)《天津(jin)(jin)市(shi)貫(guan)徹落實〈京(jing)津(jin)(jin)冀大氣污(wu)染防治(zhi)強化措(cuo)施（2016－2017年(nian)）實施方案》，按照通知要(yao)求，到2017年(nian)，天津(jin)(jin)市(shi)PM2．5年(nian)均濃度(du)應達到60gg／m3左(zuo)右，其中，武清區、寶坻區、薊縣分(fen)別達到或(huo)低于全(quan)市(shi)平均水平[2]。
數年來，北(bei)京(jing)郊(jiao)區(qu)等(deng)地已有的實(shi)踐(jian)表明，“煤(mei)改(gai)電(dian)”的替代(dai)裝(zhuang)(zhuang)置主(zhu)要是(shi)空(kong)氣源(yuan)熱(re)泵(beng)。2016年底(di)北(bei)京(jing)郊(jiao)區(qu)已有18．9萬戶家庭(ting)作為(wei)一期試點安(an)裝(zhuang)(zhuang)空(kong)氣源(yuan)熱(re)泵(beng)，11月8日正式(shi)供熱(re)。天津緊跟(gen)“煤(mei)改(gai)電(dian)”的步伐，于(yu)2016年11月15日完成武(wu)清區(qu)空(kong)氣源(yuan)熱(re)泵(beng)的招標，并開始了安(an)裝(zhuang)(zhuang)工作。
“煤改(gai)電(dian)”工作在各級政(zheng)府的積極推動下，生產廠家(jia)努力創新(xin)制(zhi)造(zao)，廣大用戶也在認真配合(he)，筆者相信“煤改(gai)電(dian)”一(yi)定能(neng)(neng)取得豐碩成果(guo)。當然，節能(neng)(neng)減排永遠是(shi)進行(xing)時(shi)，在鞏(gong)固現有成績的同(tong)時(shi)，也應該看到目前空(kong)氣源(yuan)熱泵(beng)尚存(cun)在季(ji)節能(neng)(neng)效偏(pian)低等問(wen)題，需要在今后(hou)加以(yi)解決(jue)。筆者主要分析低環境溫度空(kong)氣源(yuan)熱泵(beng)機組的綜合(he)部分負荷性能(neng)(neng)系數(shu)，即IPLV。
2IPLV的由來
IPLV最(zui)初應用(yong)于(yu)(yu)冷(leng)(leng)水(shui)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)。由于(yu)(yu)空(kong)調(diao)(diao)(diao)季節環境溫度(du)的(de)(de)變化(hua)，冷(leng)(leng)水(shui)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)需要容量調(diao)(diao)(diao)節。冷(leng)(leng)水(shui)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)的(de)(de)供／回水(shui)溫度(du)可以總是7℃／12℃，而環境溫度(du)是變化(hua)的(de)(de)，冷(leng)(leng)負(fu)荷也(ye)是變化(hua)的(de)(de)，直接影響冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)的(de)(de)進／出口溫度(du)。機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)的(de)(de)負(fu)荷調(diao)(diao)(diao)節可能是無級的(de)(de)，也(ye)可能采用(yong)分(fen)級的(de)(de)，例如螺桿式(shi)冷(leng)(leng)水(shui)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)的(de)(de)滑(hua)閥分(fen)級調(diao)(diao)(diao)節等。在美國標準AIR550－1992 Centrifugal and Rotary Screw Water Chilling Packages中，針對(dui)冷(leng)(leng)水(shui)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)給出如下(xia)IPLV的(de)(de)計算公式(shi)：IPLV=0.17A+0.39B+0.33C+0.11D(1)式(shi)中：A，B，C和(he)(he)D分(fen)別為機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)在100％，75％，50％和(he)(he)25％負(fu)荷時的(de)(de)COP值。其中系數(shu)0．17，0．390．33和(he)(he)0．11是依據以下(xia)幾個(ge)原則確定的(de)(de)：
1）計(ji)算方法(fa)：采用美國采暖、制冷與空調工(gong)程師協會（ ASHRAE）的(de)Bin方法(fa)（根據某(mou)地全年(nian)室外干球溫度的(de)逐時(shi)值，統計(ji)出一定間隔的(de)溫度段(duan)（BIN）中的(de)溫度在(zai)全年(nian)或某(mou)一期(qi)間所出現的(de)時(shi)間（h），即(ji)溫度的(de)時(shi)間頻(pin)率）
2）氣象參數：美國喬治亞洲亞特蘭大市
3）建(jian)筑(zhu)類型：占所有建(jian)筑(zhu)32％的辦公建(jian)筑(zhu)1998年美(mei)國空調與(yu)(yu)制冷協會對ARI550－1992與(yu)(yu)ARI590－1992標準(zhun)進行修訂并合并為ARI550／590-1998 Water Chilling Packages Using the Va
por Com pression Cycle］。在(zai)該標(biao)(biao)(biao)準(zhun)中(zhong)對IPLV進行了修正，計(ji)(ji)算(suan)(suan)公(gong)式(shi)如下：IPLV=0.01A+0.42B+0.45C+0.12D其中(zhong)計(ji)(ji)算(suan)(suan)方法仍采用美(mei)國(guo)采暖、制冷與(yu)空調工程師(shi)協會（ ASHRAE）的(de)(de)(de)(de)(de)Bin方法；氣(qi)象參數(shu)(shu)則(ze)(ze)是(shi)美(mei)國(guo)29個(ge)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)加權平(ping)均(jun)。這29個(ge)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)冷水機組的(de)(de)(de)(de)(de)市(shi)(shi)場份額在(zai)19706－1992年(nian)(nian)間(jian)占80％；建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)類(lei)型是(shi)所(suo)有建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)類(lei)型的(de)(de)(de)(de)(de)加權平(ping)均(jun)另外，美(mei)國(guo)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)ARI550的(de)(de)(de)(de)(de)1992版和(he)ARI550／590的(de)(de)(de)(de)(de)1998版中(zhong)對于IPLV的(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)公(gong)式(shi)在(zai)權重方面(mian)有所(suo)不同，A工況對應(ying)系數(shu)(shu)由(you)0．17變(bian)為0．01，這是(shi)由(you)于計(ji)(ji)算(suan)(suan)樣本從(cong)亞特蘭(lan)大(da)擴(kuo)展(zhan)到(dao)美(mei)國(guo)29個(ge)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)我(wo)(wo)國(guo)參照1998年(nian)(nian)版的(de)(de)(de)(de)(de)ARI550／590原則(ze)(ze)，于2005年(nian)(nian)頒布GB50189－2005《公(gong)共建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)節(jie)(jie)能設計(ji)(ji)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)》，通過大(da)量計(ji)(ji)算(suan)(suan)分(fen)(fen)析，分(fen)(fen)別得到(dao)我(wo)(wo)國(guo)4個(ge)主要氣(qi)候區(qu)（溫和(he)地區(qu)除外）的(de)(de)(de)(de)(de)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)辦公(gong)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)冷水機組部分(fen)(fen)負荷運行時(shi)(shi)間(jian)分(fen)(fen)布和(he)4個(ge)氣(qi)候區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)IPLV系數(shu)(shu)值，給出(chu)我(wo)(wo)國(guo)冷水機組IPLV的(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)公(gong)式(shi)，IPLW=0.023A+0.415B+0.461C+0.101D(3)到(dao)2015年(nian)(nian)根據建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)節(jie)(jie)能大(da)量調查和(he)數(shu)(shu)據分(fen)(fen)析，由(you)于建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)節(jie)(jie)能的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化，25％負荷工況的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)（h）明顯(xian)增加，GB501892015《公(gong)共建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)節(jie)(jie)能設計(ji)(ji)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)》?（已于2017年(nian)(nian)1月1日正式(shi)實施(shi)）的(de)(de)(de)(de)(de)IPLV公(gong)式(shi)變(bian)化為V=0.012A+0.328B+0.397C+0.263D
(4)對于單元式空(kong)調機和空(kong)氣源(yuan)熱泵設備(bei)，美國(guo)ANSI/ARI 210/240-2003 Per formance Rating ofUnitary Air-conditioners and Air-source HeatPump Eguipment?中給出IPLV的計算公式為EER,+EER2IPLV=(PLF1- PLF2EER2+ EER3(PLF,- PLF（PLF。－PLF／ER。1＋EERPLF. X EER
(5)式(shi)(shi)中：PLF是(shi)部分負荷系(xi)數，該系(xi)數由圖1中曲(qu)線得到。根據式(shi)(shi)（5），IPLV在100％，75％，50％和25％負荷下的(de)EER的(de)加權公式(shi)(shi)為IPLV=0.05A+0.3B+0.4C+0.25D
(6)根據(ju)曲線得(de)到的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)下的(de)(de)(de)系數以及該負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)下的(de)(de)(de)能(neng)效比就可以求得(de)空(kong)氣源(yuan)(yuan)熱(re)(re)(re)(re)泵終端冷（熱(re)(re)(re)(re)）風(feng)(feng)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)的(de)(de)(de)IPLV。空(kong)氣源(yuan)(yuan)熱(re)(re)(re)(re)泵終端冷（熱(re)(re)(re)(re)）風(feng)(feng)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)啟停比較頻繁，在部分負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)性(xing)能(neng)方面與大型(xing)冷水機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)有所不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)，這(zhe)種思路包括部分負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)曲線圖1，曾被我國GB／T1887－2002《多(duo)聯式空(kong)調（熱(re)(re)(re)(re)泵）機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)》直接采用綜上所述，IPLV反映了(le)空(kong)調設備在夏季制(zhi)冷變負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)時(shi)的(de)(de)(de)綜合(he)性(xing)能(neng)，雖然不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)國家、不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)時(shi)期4個加權(quan)系數不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)，但(dan)基本上100％和(he)25％負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)的(de)(de)(de)加權(quan)系數較小，75％和(he)50％負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)的(de)(de)(de)加權(quan)系數較大。大型(xing)設備（離心機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)、螺桿機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)）100％負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)的(de)(de)(de)加權(quan)系數僅1％～2％，小型(xing)設備（多(duo)聯機(ji)(ji)(ji)、單元式空(kong)調機(ji)(ji)(ji)）100％負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)的(de)(de)(de)加權(quan)系數要大些(xie)。
圖1IPLV中的部分負(fu)荷系數[7]
3低(di)環境溫度空氣源熱(re)泵的COP和IPLV（H）
韓林(lin)俊等分(fen)析了低(di)環境(jing)溫(wen)(wen)度(du)空(kong)氣(qi)源(yuan)(yuan)熱(re)(re)(re)泵的(de)名義(yi)工(gong)況和IPLV（H）的(de)評價(jia)方(fang)法。與以往標(biao)準中很少(shao)對熱(re)(re)(re)泵性能有(you)單獨的(de)規定不(bu)同(tong)，2010年頒布的(de)有(you)關(guan)低(di)環境(jing)溫(wen)(wen)度(du)空(kong)氣(qi)源(yuan)(yuan)熱(re)(re)(re)泵的(de)標(biao)準中有(you)IPLV（H）相關(guan)規定12。標(biao)準中規定制熱(re)(re)(re)名義(yi)工(gong)況的(de)熱(re)(re)(re)源(yuan)(yuan)側(ce)(ce)空(kong)氣(qi)干球溫(wen)(wen)度(du)為(wei)－12℃，空(kong)氣(qi)濕球溫(wen)(wen)度(du)為(wei)－14℃，使用(yong)(yong)側(ce)(ce)出水(shui)溫(wen)(wen)度(du)為(wei)41℃。有(you)關(guan)制熱(re)(re)(re)IPLV（H）的(de)測試條件見表1。按表1測試綜合部分(fen)負(fu)荷性能值IPLV（H）。熱(re)(re)(re)泵在低(di)溫(wen)(wen)工(gong)況（環境(jing)溫(wen)(wen)度(du)－12℃／－14℃，出口水(shui)溫(wen)(wen)41C）下COP不(bu)低(di)于2．1（戶用(yong)(yong)）或2．3（商用(yong)(yong)），北京地(di)區IPLV（H）不(bu)低(di)于2．4（戶用(yong)(yong)）或2．5（商用(yong)(yong)）。
有關IPLV（H）的(de)(de)應用(yong)(yong)，可以形象地(di)表示在圖中(zhong)。冬季(ji)室外溫度與房間供熱負(fu)荷(he)有線性關系(xi)，圖中(zhong)曲線為(wei)(wei)(wei)實際(ji)工況(kuang)下不同室外溫度所占比(bi)(bi)例，為(wei)(wei)(wei)便于(yu)監測，可將其簡(jian)化為(wei)(wei)(wei)A，B，C，D四(si)個工況(kuang)，即(ji)IPLV（H）的(de)(de)4個測試點(dian)，分別為(wei)(wei)(wei)100％負(fu)荷(he)，75％負(fu)荷(he)，50％負(fu)荷(he)和25％負(fu)荷(he)。各(ge)測試點(dian)所占的(de)(de)比(bi)(bi)例即(ji)為(wei)(wei)(wei)IPLV（H）的(de)(de)加權(quan)系(xi)數。IPLV的(de)(de)優點(dian)，在于(yu)可以充(chong)分利用(yong)(yong)部分負(fu)荷(he)有更高的(de)(de)COP，即(ji)通(tong)過容量調(diao)節和工況(kuang)調(diao)節，提(ti)高部分負(fu)荷(he)時的(de)(de)COP，提(ti)高熱泵的(de)(de)節能(neng)潛力(li)。表2說
明(ming)了這一潛力(li)，熱泵(beng)在75％和50％負荷下工(gong)作時(shi)
間占(zhan)總時間的(de)75％。
從北方大多數地區分析看，B＋C的時間比例的綜合部(bu)分性能(neng)系數貢獻最大。通(tong)過比較(jiao)可知，IPLV（H）僅是(shi)名(ming)義工況COP占75％，而此(ci)時的環境溫度為－7～0℃，對熱泵
的(de)(de)(de)(de)1．14倍（戶(hu)用）和1．09倍（商(shang)用），明顯低(di)于(yu)在制冷(leng)工況(kuang)時(shi)的(de)(de)(de)(de)規(gui)律，IPLV通常是(shi)(shi)COP的(de)(de)(de)(de)1．2～1．3倍。目前(qian)還都沒有低(di)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)空氣源(yuan)熱泵名義工況(kuang)COP和IPLV（H）能(neng)(neng)效等級的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求。這是(shi)(shi)由于(yu)，標(biao)準(zhun)(zhun)在制訂(ding)時(shi)，基(ji)本反(fan)映的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)2005年前(qian)后的(de)(de)(de)(de)水平(ping)，當時(shi)是(shi)(shi)以能(neng)(neng)夠在低(di)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)下工作為(wei)主要(yao)(yao)目的(de)(de)(de)(de)，變容量的(de)(de)(de)(de)性能(neng)(neng)處于(yu)初級階段(duan)。經過十多年的(de)(de)(de)(de)發展，目前(qian)技術(shu)水平(ping)，尤其是(shi)(shi)變頻(pin)壓縮機技術(shu)，已有較大提(ti)高(gao)，建議修訂(ding)標(biao)準(zhun)(zhun)中的(de)(de)(de)(de)參(can)數。
4提高低環境(jing)溫度空氣源熱泵COP和(he)IPLV（H）技(ji)術措施
目(mu)前，戶(hu)用(yong)低(di)環(huan)境溫(wen)(wen)度空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)源(yuan)熱(re)(re)泵(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)主(zhu)要(yao)是(shi)渦(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，也有(you)滾(gun)(gun)動(dong)轉(zhuan)子(zi)(zi)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)。商用(yong)低(di)環(huan)境溫(wen)(wen)度空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)源(yuan)熱(re)(re)泵(beng)因(yin)容(rong)量(liang)較(jiao)大(da)，主(zhu)要(yao)采(cai)(cai)用(yong)多機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)頭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)渦(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)或(huo)(huo)(huo)滾(gun)(gun)動(dong)轉(zhuan)子(zi)(zi)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，也有(you)螺(luo)桿(gan)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)。從最近的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發展(zhan)看，直流(liu)變(bian)(bian)(bian)頻或(huo)(huo)(huo)磁懸(xuan)浮離(li)心式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)也會用(yong)于空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)源(yuan)熱(re)(re)泵(beng)當(dang)空(kong)(kong)調(diao)(diao)負(fu)(fu)荷為滿負(fu)(fu)荷時，直流(liu)變(bian)(bian)(bian)頻轉(zhuan)子(zi)(zi)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和直流(liu)變(bian)(bian)(bian)頻渦(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)率難(nan)分(fen)(fen)伯仲但(dan)(dan)是(shi)，在部(bu)(bu)分(fen)(fen)負(fu)(fu)荷時，例如冬季部(bu)(bu)分(fen)(fen)負(fu)(fu)荷工(gong)況都是(shi)室外環(huan)境溫(wen)(wen)度上升，要(yao)求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)比也下(xia)降。在制冷(leng)(leng)工(gong)況下(xia)，不(bu)同控(kong)制方式(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組部(bu)(bu)分(fen)(fen)負(fu)(fu)荷性能如圖3所(suo)示。這(zhe)個圖雖然來自大(da)中(zhong)型機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組，但(dan)(dan)有(you)關(guan)原理是(shi)通用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，也適合采(cai)(cai)用(yong)小型全封閉壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組，只(zhi)不(bu)過(guo)具(ju)體數據(ju)有(you)所(suo)不(bu)同。通常(chang)渦(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)是(shi)定壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)比的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，但(dan)(dan)出現了多種排氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方式(shi)(shi)克服“過(guo)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)”現象，而單機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)或(huo)(huo)(huo)雙(shuang)(shuang)轉(zhuan)子(zi)(zi)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)可(ke)(ke)(ke)用(yong)排氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)控(kong)制壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)比，相當(dang)于圖3中(zhong)變(bian)(bian)(bian)頻＋可(ke)(ke)(ke)變(bian)(bian)(bian)V，具(ju)有(you)較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)率。這(zhe)樣，在部(bu)(bu)分(fen)(fen)負(fu)(fu)荷工(gong)況時，使(shi)(shi)用(yong)單機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)或(huo)(huo)(huo)雙(shuang)(shuang)轉(zhuan)子(zi)(zi)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)(kong)調(diao)(diao)器可(ke)(ke)(ke)能比使(shi)(shi)用(yong)渦(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)(kong)調(diao)(diao)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)SEER或(huo)(huo)(huo)IPLV（HI）有(you)較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)值(zhi)為適應空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)源(yuan)熱(re)(re)泵(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)需求，應開發可(ke)(ke)(ke)變(bian)(bian)(bian)內容(rong)積比螺(luo)桿(gan)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，配(pei)合變(bian)(bian)(bian)頻電(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，能夠獲得較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)IPLV（H）。在制冷(leng)(leng)工(gong)況下(xia)，直流(liu)變(bian)(bian)(bian)頻離(li)心式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)有(you)著非常(chang)優秀(xiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分(fen)(fen)負(fu)(fu)荷性能，變(bian)(bian)(bian)頻電(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)驅動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)離(li)心式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)IPLV有(you)明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上升，而采(cai)(cai)用(yong)磁懸(xuan)浮離(li)心式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)水(shui)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組越來越多。相信任何技(ji)術(shu)沒(mei)有(you)停止(zhi)發展(zhan)，今后其他形式(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)容(rong)量(liang)、壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)比調(diao)(diao)節技(ji)術(shu)也可(ke)(ke)(ke)能會出現新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)。對于商用(yong)低(di)環(huan)境溫(wen)(wen)度空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)源(yuan)熱(re)(re)泵(beng)，可(ke)(ke)(ke)以(yi)采(cai)(cai)用(yong)多機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)頭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)渦(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)或(huo)(huo)(huo)滾(gun)(gun)動(dong)轉(zhuan)子(zi)(zi)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，也可(ke)(ke)(ke)以(yi)采(cai)(cai)用(yong)螺(luo)桿(gan)式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，今后可(ke)(ke)(ke)能會采(cai)(cai)用(yong)磁懸(xuan)浮離(li)心式(shi)(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，因(yin)此發展(zhan)空(kong)(kong)間(jian)很(hen)大(da)，需要(yao)專(zhuan)門論述，筆者暫不(bu)作深入(ru)分(fen)(fen)析。由上述IPLV的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)計算公式(shi)(shi)來看，提高IPLV的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)
圖3在制(zhi)(zhi)冷工(gong)況下不同(tong)控制(zhi)(zhi)方式的機(ji)組部分負(fu)荷性能
措施主(zhu)要是(shi)提高部分負(fu)荷下制冷空調產品的(de)能效比(bi)(bi)(bi)。由表3可(ke)(ke)以看出，部分負(fu)荷下熱泵系統是(shi)變(bian)(bian)容量和變(bian)(bian)壓(ya)縮比(bi)(bi)(bi)運行。而(er)変壓(ya)縮比(bi)(bi)(bi)還有2個方(fang)面方(fang)面不同容量下的(de)工作溫(wen)(wen)度(du)不同，即冷凝(ning)溫(wen)(wen)度(du)可(ke)(ke)隨環境溫(wen)(wen)度(du)的(de)上(shang)升而(er)下降(jiang)，可(ke)(ke)降(jiang)低(di)壓(ya)縮比(bi)(bi)(bi)；另(ling)一方(fang)面，由于容量變(bian)(bian)化，在較小(xiao)(xiao)容量輸出時(shi)需要的(de)傳熱溫(wen)(wen)差(cha)可(ke)(ke)以變(bian)(bian)小(xiao)(xiao)，這影響壓(ya)縮比(bi)(bi)(bi)。壓(ya)縮機容量調節(jie)和控制方(fang)式是(shi)影響熱泵設備IPLV（H）的(de)重要因素。
5空氣源(yuan)(yuan)熱(re)(re)(re)泵名義工況(kuang)的(de)OOP和IPLV（HD能(neng)效(xiao)分(fen)析在實際(ji)制(zhi)冷（熱(re)(re)(re)泵）循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)中，存在多種不(bu)(bu)可逆因素導(dao)致的(de)熵增。一部分(fen)機械能(neng)轉化(hua)為熱(re)(re)(re)能(neng)，其中大部分(fen)耗散到(dao)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)境中，導(dao)致系(xi)統循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)效(xiao)率(lv)下降將實際(ji)循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)熱(re)(re)(re)力學第(di)一定(ding)(ding)(ding)律(lv)的(de)效(xiao)率(lv)與(yu)相同(tong)工況(kuang)下逆卡(ka)諾循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)第(di)一定(ding)(ding)(ding)律(lv)效(xiao)率(lv)相比，就(jiu)得(de)出實際(ji)循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)熱(re)(re)(re)力學第(di)二(er)(er)定(ding)(ding)(ding)律(lv)效(xiao)率(lv)。熱(re)(re)(re)力學第(di)二(er)(er)定(ding)(ding)(ding)律(lv)表(biao)述實際(ji)循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)偏離(li)理想循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)程(cheng)度(du)(du)(du)(du)，或者是實際(ji)熱(re)(re)(re)力循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)接近(jin)完(wan)(wan)善的(de)程(cheng)度(du)(du)(du)(du)，可以(yi)(yi)稱為循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)完(wan)(wan)善度(du)(du)(du)(du)或熱(re)(re)(re)力學完(wan)(wan)善度(du)(du)(du)(du)，可以(yi)(yi)表(biao)示實際(ji)循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)裝置的(de)用(yong)能(neng)效(xiao)率(lv)水平。例如，當熱(re)(re)(re)泵出水溫度(du)(du)(du)(du)不(bu)(bu)同(tong)時，2種熱(re)(re)(re)泵的(de)COP不(bu)(bu)能(neng)直接作比較，但可以(yi)(yi)通過熱(re)(re)(re)力學第(di)二(er)(er)定(ding)(ding)(ding)律(lv)效(xiao)率(lv)指標進行(xing)比較。機組1（直流(liu)變頻(pin)低環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)境溫度(du)(du)(du)(du)空氣源(yuan)(yuan)熱(re)(re)(re)泵）的(de)性能(neng)曲線(xian)，如圖4所示。.
圖(tu)4中(zhong)出(chu)(chu)水(shui)(shui)溫度(du)(du)為(wei)35℃，而我國標準GB／T25127《低環(huan)境溫度(du)(du)空氣源熱(re)(re)泵（冷水(shui)(shui)）機(ji)組(zu)》中(zhong)規定出(chu)(chu)水(shui)(shui)溫度(du)(du)是41℃，要推算(suan)(suan)出(chu)(chu)水(shui)(shui)溫度(du)(du)為(wei)41℃時(shi)的(de)IPLV（H）可用熱(re)(re)力學完(wan)善度(du)(du)方法。用環(huan)境溫度(du)(du)和出(chu)(chu)水(shui)(shui)溫度(du)(du)建立(li)逆(ni)卡諾(nuo)循(xun)環(huan)，求出(chu)(chu)逆(ni)卡諾(nuo)循(xun)環(huan)的(de)IPLV（H），因為(wei)熱(re)(re)力學完(wan)善度(du)(du)具有一致(zhi)性，可推導出(chu)(chu)41℃時(shi)的(de)IPLV（H），為(wei)3．31。結果如(ru)表(biao)(biao)4所示同樣如(ru)果已知機(ji)組(zu)2在55℃出(chu)(chu)水(shui)(shui)時(shi)的(de)COP與IPLV（H），如(ru)表(biao)(biao)5所示，通(tong)(tong)過(guo)熱(re)(re)力學完(wan)善度(du)(du)可計算(suan)(suan)出(chu)(chu)水(shui)(shui)溫度(du)(du)為(wei)41℃時(shi)系統的(de)COP及IPLV（H）機(ji)組(zu)3在出(chu)(chu)水(shui)(shui)溫度(du)(du)為(wei)40℃C時(shi)，適用于水(shui)(shui)地(di)暖(nuan)輻射(she)供暖(nuan)末端機(ji)組(zu)COP如(ru)表(biao)(biao)6所示，通(tong)(tong)過(guo)熱(re)(re)力學完(wan)善度(du)(du)可計算(suan)(suan)出(chu)(chu)水(shui)(shui)溫度(du)(du)為(wei)41℃時(shi)機(ji)組(zu)的(de)COP和IPLV（H）。
目(mu)前，我國還沒(mei)有(you)(you)低環(huan)境溫(wen)度空氣源熱泵(beng)名(ming)義(yi)工況COP和(he)(he)(he)IPLV（D能效(xiao)等級的劃分方法(fa)和(he)(he)(he)標準等，但有(you)(you)些產(chan)品，特別是變頻壓縮機組(zu)，已(yi)經具有(you)(you)較(jiao)高的IPLV，由于各自的設計(ji)指標和(he)(he)(he)運行參數(shu)等不盡相同(tong)，如何(he)評價和(he)(he)(he)比較(jiao)其能效(xiao)等指標，無從下(xia)手為鼓(gu)勵研發部門和(he)(he)(he)生產(chan)企業(ye)努力攻(gong)關和(he)(he)(he)采(cai)用先進技術(shu)，推動低環(huan)境溫(wen)度空氣源熱泵(beng)產(chan)品發展(zhan)，應立即著手對低環(huan)境溫(wen)度空氣源熱泵(beng)名(ming)義(yi)工況COP和(he)(he)(he)IPLV（H）的能效(xiao)標準預測(ce)開(kai)展(zhan)研究。
基于(yu)相關(guan)熱(re)力(li)學完善度理論，并參(can)考若干產(chan)品的(de)(de)設計和(he)應(ying)用實測值(zhi)等(deng)，對于(yu)戶用空氣(qi)源(yuan)熱(re)泵名(ming)義工況下（A工況），其1級(ji)能(neng)效(xiao)、2級(ji)能(neng)效(xiao)和(he)3級(ji)能(neng)效(xiao)（入門(men)級(ji)）COP值(zhi)依次建議(yi)為2．6，2．4和(he)2．2。對于(yu)綜合部分負荷值(zhi)IPL（H），其1級(ji)能(neng)效(xiao)、2級(ji)能(neng)效(xiao)和(he)3級(ji)能(neng)效(xiao)（人門(men)級(ji)）值(zhi)依次為3．3，3．0和(he)2．6。作為研究和(he)應(ying)用分析的(de)(de)參(can)考，低(di)環境溫度（戶用）空氣(qi)源(yuan)熱(re)泵的(de)(de)能(neng)效(xiao)標準計算值(zhi)可參(can)考表7所示數據(ju)。
6結束語(yu)
京津(jin)冀地(di)區大(da)氣污染(ran)問(wen)題相對突出(chu)，北方許多城市(shi)正在推(tui)廣“煤改電”，低環境(jing)溫度(du)空(kong)氣源熱(re)(re)泵(beng)在我國得到大(da)力(li)發展(zhan)。筆者重點分(fen)析了低環境(jing)溫度(du)空(kong)氣源熱(re)(re)泵(beng)的(de)(de)綜(zong)合部分(fen)負荷值IPLV（H），提出(chu)提高空(kong)氣源熱(re)(re)泵(beng)COP和IPLV（H）的(de)(de)措施。通(tong)過具體(ti)算例(li)，利用熱(re)(re)力(li)學完善度(du)分(fen)析相關(guan)標準(zhun)下的(de)(de)IPLV（H）。
- 上一篇：風冷式冷水機組用翅片管式換熱器組件的結構改 | 下一篇：沒有了