超低环温空气源热泵 装备不一样的冬奥会赛场---国家重大技术装备网
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超低环温空气源热泵 装备不一样的冬奥会赛场
　　空气源热泵应用工作原理图
　　空气源热泵机组是依据逆卡诺循环原理，通过少量电能，将空气中的低品位热能提升为可供采暖、空调及生活热水使用的高品位热能的装置。
　　嘉孚科技空气源热泵的魅力不仅在于节能，更为重要的是消除锅炉烟气对环境的污染，使用起来更加安全，保护和净化人类赖以生存的自然环境。
　　万龙滑雪场安装了5台嘉孚二氧化碳超低环温空气源热泵设备
　　进入夏季，很多地方已经显现出了高温过夏季的苗头，连续的30+℃让人们进入了酷暑状态。另一方面，原“计划”会在夏季消失的雾霾并没有听话，依然时不常的前来骚扰一下，让人烦不胜烦。5月20日，北京最高气温升至30℃，空气质量却变为四级中度污染。想要安心又安全地度过夏季，制冷强劲的空调少不了，而干净的空气却更为重要……
　　跨临界二氧化碳超低环温空气源热泵系统，不但保证了制冷的功效，同时没有污染物排放，兼顾了节能环保。北京嘉孚科技有限公司董事长陶杰说，北京嘉孚科技有限公司与国内顶尖的制冷与低温工程学科专家组成研发团队，自主投入研发，针对我国北方寒冷地区建筑不同的供暖、制冷、制热水需求，研发了包括两大系列6个产品的超低环温空气源热泵系列产品，其中跨临界二氧化碳超低环温空气源热泵，突破了高回水温度时制热能效低等关键技术瓶颈，在-35℃条件下供热稳定，属国内首创，国际领先；与电供暖相比，用电量仅为前者的1/3；较之普通空调，制冷要节能40%以上。而且，还能直接“对接”现有的空调设备或暖气片，方便且零污染。
　　用好“大自然能量的搬运工”
　　空气源热泵有“大自然能量的搬运工”的美誉。不需要燃煤或燃油，利用蒸汽压缩制冷循环工作原理，以空气中无处不在的低温热源为主动力，通过少量电能驱动压缩机运转，实现能量的转移，制暖或制冷。不但保证采暖和制冷的功效，同时没有污染物排放，兼顾了节能环保，属清洁的可再生能源。
　　西安交通大学教授曹峰介绍，跨临界二氧化碳空气源热泵，利用二氧化碳的超临界特殊物性可以把水温加热到70℃以上，这是普通空气源热泵无法企及的；但高回水温度工况下性能差是跨临界二氧化碳空气源热泵需要克服的短板。北京嘉孚科技有限公司开发的跨临界二氧化碳空气源热泵技术，采用能量平衡等方式有效解决了该“短板”。高水温出水、低温度回水使北京嘉孚跨临界二氧化碳热泵系统供暖效果大幅提升。同时，由于采用二氧化碳作为制冷剂，获得方便、对环境无污染。跨临界二氧化碳空气源热泵在集中供热网和天然气管道不能覆盖地区建筑的供暖、供冷及生活热水领域具有巨大发展空间，便于分户管理，更容易实现行为节能，属于可再生能源的范畴。
　　陶杰说，传统空调系统可以在-5℃以上的环境供暖；由于严寒地区空气中热量较难提取，现有的低温空气源热泵能在-15℃以上的环境供暖；嘉孚跨临界二氧化碳超低环温空气源热泵系统，实现了在-35℃以上环境的稳定供暖。
　　据统计，全世界目前约有350万台热泵热水器采用二氧化碳作为制冷剂，其中日本作为主要消费国占据了新生产的家庭用热泵热水器98%市场份额，其每年的产量约为50万台。在国内，近年来，浙江、上海、广东、江苏、北京等地方均已出台相应的鼓励和补贴政策，把空气源热泵产业列入清洁可再生节能产业规划，作为节能减排的重要推广项目等。
　　装备不一样的冬奥会赛场
　　6月13日，北京中轴线上246.8米高的标志性建筑被正式命名为北京奥林匹克塔，并悬挂起永久性奥运五环标志。国际奥委会主席托马斯·巴赫在见证北京奥林匹克塔落成的致辞中说，他坚信，中国将在2022年举办一届卓越的冬奥会。2022年冬奥会“日渐升温”，举办地北京和河北张家口则正在积极筹备场馆建设。
　　滑雪场是冬奥会比赛最重要的硬件设施之一，“我们感觉非常自豪，因为我们突破技术瓶颈研发的产品，为保障冬季奥林匹克运动会场馆的正常、高效、节能运行贡献了力量，我们通过自己的双手装备了与其他国家不一样的冬奥会滑雪场。”陶杰说。
　　河北张家口市崇礼县的万龙滑雪场是2022年冬奥会的场馆，冬季最低温超过-35℃。万龙滑雪场六索雪具大厅海拔约1600米，建筑面积1328.12平米，建筑高度9米。由于采光及视野要求，建筑外立面80%为普通双层非断桥玻璃窗，屋顶材料也均为玻璃，散热量极大；此外，雪具大厅南侧外门采用无门斗自动门，每次开关门时间约15秒，外门开启频繁，冷风侵入耗热量也是极大。
　　由于万龙滑雪场周边建筑少，没有输气管道，雪具大厅使用电锅炉供暖，但热源配置只能提供建筑热负荷的三分之一，而且耗电量大。特别是当室外温度低于-10℃时，大厅内的温度基本仅为1—2℃。下雪天时，还会在大门内侧形成积雪，阻碍外门开关。
　　陶杰说，六索雪具大厅安装了5台嘉孚二氧化碳超低环温空气源热泵设备，在该地区环境温度下，维持40—45℃的稳定出水，分别负担地板采暖系统与风机盘管系统；同时该热泵设备还能提供60—75℃的稳定出水，负担热风幕系统的正常运行。经过一年多时间运行，在冬季采暖季该建筑室内温度平均约达22℃；另外，空气源热泵机组运行成本低，2.6年就可收回投资成本。
　　万龙滑雪场有关负责人也表示，在最冷环境下，嘉孚二氧化碳超低环温空气源热泵设备与其他供暖方式相比，节电约2/3。
　　一机两用冬季供暖夏季制冷
　　运行费用低，节能效果好是超低温空气源热泵的重要特征，嘉孚超低环温空气源热泵在这方面表现尤为突出。据测算，以内蒙古海拉尔地区一座530平方米建筑为例，采用嘉孚空气源热泵技术设备投资约38.8万元，年运行费用（电力消耗）5.04万元。采用普通供热/制冷技术，供暖设备投资14万元，制冷空调投资10万元，年运行费用（燃料消耗和人工费用）10.68万元。使用嘉孚超低环温空气源热泵，3年左右就可收回投资。并且，据国家权威机构产品检测院检测认证，嘉孚超低环温空气源热泵在-15℃时制热能效，性能优于日本及欧洲同类产品。
　　而与现有的供暖或制冷系统“对接”的便捷优势，也是嘉孚超低环温空气源热泵的另一个独有技术“标签”，而且，这一优势让使用者几乎无需增加投资，成本很低。
　　不管是集中还是分户供暖管道是盖房子时就预埋在建筑物里的，要对之进行改动就需拆墙，影响住户。嘉孚超低环温空气源热泵可直接“对接”暖气片，对既有建筑供暖管道不需要做任何改动更换，用空气源热泵直接替换燃煤或燃油锅炉即可。北京嘉孚科技公司与西安交通大学等合作，开发了能专业订制的低成本、高能效的热/冷能需求整体解决方案。
　　“超低环温空气源热泵可接各式风机盘管、地暖管，既能满足仅有供暖需求的严寒地区稳定、高效、节能的供暖，还能同时解决需要冬季供暖和夏季制冷的地区的用户，实现一机两用。”陶杰说。
责任编辑：2013年10月；文章编号：（；低温环境下空气源热泵的研究现状及展望；October，2013；doi：10.3969/j.issn.0253-；低温环境下空气源热泵的研究现状及展望；王沣浩；王志华；郑煜鑫；郝吉波；（1西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710；空气源热泵作为一种高效、节能环保装置，具有广泛的；过低，抑
2013年10月
文章编号：（7-08
低温环境下空气源热泵的研究现状及展望
October，2013
doi：10.3969/j.issn.13.05.047
低温环境下空气源热泵的研究现状及展望
（1西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安西安交通大学能源与动力工程学院西安710049）
空气源热泵作为一种高效、节能环保装置，具有广泛的应用前景和市场价值。但其在低温环境下性能不稳定，制热效率
过低，抑制了空气源热泵产品的推广和应用。通过总结国内外学者对改善系统在低温环境下适应性所做的研究，分析了空气源并根据最新研究进展，分别从新型工质替代问题，相变材料与空气源热泵的结合，新型热泵循环热泵在低温环境下存在的弊端，
系统的开发方面对今后的研究方向作出展望。关键词
空气源热泵；热水器；低温适应性
文献标识码：A
中图分类号：TQ051.5；TK114；TB69
ＲesearchProgressandProspectofAirSourceHeatPump
inLowTemperatureEnvironment
WangFenghao1
WangZhihua2
ZhengYuxin2
（1．SchoolofHumanSettlementsandCivilEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，710049，China；2．SchoolofanJiaotongUniversity，710049，China）EnergyandPowerEngineering，Xi’
Airsourceheatpump，ahighefficiency，energyconservationandenvironmentalprotectiondevice，isinprospectofwideap-plicationandmarketvalue．Buttheunstableperformanceandlowercoefficientofperformance（COP）inlowambienttemperaturerestrainthepromotionandapplicationofairsourceheatpumpproducts．Thispaperanalyzedthedisadvantagesofairsourceheatpumpinlowtem-peratureenvironmentthroughthereviewofbothdomesticandinternationalinvestigationsonsystemimprovementinlowtemperatureenvi-ronment．Besides，thedevelopmentandtrendofairsourceheatpumpisalsoproposedbasedonthelatestresearchprogressesintheas-thecombinedairsourceheatpumpwithphasechangematerialsaswellasthedevelopmentofnewheatpectsofnewalternativerefrigerant，pumpsystem，respectively．Keywords
airsourceheatpump；waterheater；coldadaptation
空气源热泵作为一种以空气为低温热源，通
将空气中的低位热能提升过少量高位电能驱动，
环成高位热能加以利用的装置。具有高效节能，
保无污染等特点。此外，空气源热泵热水器作为空气源热泵的一种新兴产品，被认为是减少CO2排放和降低对化石燃料依赖程度最具有发展潜力的环保产品。
空气源热泵在环境温度相对较高时，运行性能良好，但是在室外环境较低情况下，热泵系统并不能高可靠、稳定的运行。这一直制约着空气源热泵的效、
发展和推广应用。究其原因主要有：
1）当室外环境温度较低时，系统的蒸发温度降低，冷凝温度不变的情况下，压缩比增大，超出普通单级压缩系统正常运行的临界值，且压缩比的增大引起排气温度过高，超过压缩机正常的工作范围，致使压
收稿日期：日
缩机频繁启停，系统无法正常工作，严重时可导致压
缩机烧毁。
2）低温环境下，压缩机吸气比体积增大，输气系数减小，此外，蒸发器表面容易结霜，换热器传热效果恶化，且增加了空气流动阻力，使得机组制热量减少，性能下降。
3）低温工况下，大量的润滑油积存在气液分离器内而造成压缩机的缺油，同时由于粘度增加，引起启动失油，降低润滑效果。
1国内外学者研究现状
针对空气源热泵在低温环境出现的弊端，众多学者对其进行了大量的研究，使得机组的稳定性、制热性能和COP等都有了很大的提高。主要包括以下几个方面：
1.1补气增焓热泵系统
补气增焓技术（原理如图1）能够较好地改善低
温环境下压缩制冷循环的效率，降低压缩机排气温
提高制冷设备的效率以达到节省能源的目的。度，［2］
申江等通过实验在－10℃～－15℃的低温环境中
同时可以有效的降低排式来提高系统低温下的性能，
气温度过高，压比过大等带来的一系列可靠性问题。以Ｒ134a为工质，在蒸发温度为－30℃，冷凝温度为60℃下，通过计算得出：两级节流中间不
完全冷却双级压缩循环系统的排气温度及压缩比均优于普通单级热泵循环系统，且性能系数较高，但是，作者只是从理论角度进行分析，并未进行实验验证。
谢英等对双级压缩、利用喷射器代替节流阀的CO2跨临界双级压缩和喷射制冷循环深入分析后，得出在给定条件下双级压缩/喷射循环的性能系数具有明显优势。但是没有考虑压缩机绝热效率对其系统的影
响。田长青等把变频技术和双级压缩技术有效结合，提出了双级压缩变频空气源热泵系统。但是缺少对于低高压级压缩机合理的输气量之比，中压力对系统动态性能影响。对此，金旭基于质量与能量守恒方程，以转子压缩机几何模型为基础，建立反映中间压力形成过程的变容量双级压缩系统压缩机动态耦合模型，分析了中间压力随时间的变化及其变工况
特性。盛健从供暖角度出发，以理论和实验相结合，分析中间压力和高低压级质量流量比与COP的
发现，该系统仍然具有较高的制热能力和供暖温度，
能够满足寒冷地区冬季的采暖要求，但随着环境温度的升高，补气改善性能系数的效果变差。Ma等研
带闪发器的热泵系统能够满足寒冷地区恶劣究发现，
气候的供热要求。与带过冷器的系统相比，在低温环
境下，带闪发器的系统供热效率更高。但是，该系统较适合于小型空气源热泵系统。杨丽从压缩机补气口位置、经济器传热温差、冷凝器出口过冷度和工质类型对机组性能的影响。但所研究的喷液及补气影响多集中于压缩机本身，而且所研究的喷液基本是在吸气结束后直接喷入压缩腔。这样，就需要采用
提高系统的成本。费继有补气孔口的专用压缩机，
认为，在低环境温度下，吸气喷液可更有效地降
低压缩机的排气温度，但喷液对低环境温度下的压友
缩机高压缩比恶劣运行工况没有改善。同时吸气喷液降低了系统的制热量和能效比，造成热泵机组功耗吸气喷液对制冷量、功上升，随着环境温度的提高，耗及能效比的影响增大。
综上所述，采用喷液冷却的压缩机、引入辅助换热器和性能优良混合工质对单级压缩空气源热泵系统的低温适应性有了一定的提高，但仍然无法从根本系统的可靠性上解决压缩比大和排气温度高的问题，也没有得到本质提高，对于补气增焓技术有待于进一步的研究
关系。但是该实验依靠手动调节热力膨胀阀来调节
中间压力，难以精确调节到其理论设定的中间压力值。此外，对热泵热水器而言，其研究也有一定的局限性，因为热泵热水器冷凝侧所处的是一个动态环境，其蒸发压力、冷凝压力和加热功率随着热水温度的升高而升高，箱内热水温度分布对空气源热泵热水器的制热系数有很大影响。马最良等
水环路将两套单级热泵系统进行耦合来提高空气源
热泵的低温适应性，提出单、双级耦合热泵系统（如图2）。通过低温空气/水热泵从大气中吸取热量，提供10～20℃的低温热水并作为高温级水源热泵的低位热源制备高温热水向建筑物供暖的，但中间水环路增加了系统的传热温差，且系统结构复杂，不适合用作小型装置。此外，兰江华
发现双级压缩空气源
主要原因由工作热泵热水器存在启动异常故障现象，
环境和注油量造成，但是作者只对该现象进行分析描［13］
述，并未给出解决方案。Zehnder对双级压缩系统油平衡、油迁移及其油分布规律进行了研究，指出系
高压机油位低于正常油位底线，统连续制热1～2h，
图1带经济器的补气增焓热泵原理图
Fig．1Schematicdiagramofheatpumpsystemwitheconomizerofincreasingenthalpybysupplyinggas
运行工况恶化。该作者提出一种回油方案，但此方案
过于复杂，需要在压缩机回油口设置电磁阀和油位传感器以及在系统低压侧增加油泵。
对于双级压缩而言，仍存在许多急需解决的问题：如注油量，油平衡及油迁移，系统的控制策略，变频压缩低高压级的合理的输气量比，最佳中间压力的
1.2双级压缩热泵循环系统
双级压缩式热泵循环系统通过中间压力补气方―48―
也并未进行实验研究。再如润滑油问题，除了考虑润
滑油与工质的相容性之外，复叠式制冷更多考虑的是润滑油低温凝固的问题，而复叠式热泵更多需要考虑
的是润滑油的高温分解问题。
Ⅰ空气/水热泵Ⅱ水/水热泵Ⅲ中间水回路Ⅳ热媒循环回路
图2单、双级耦合热泵系统图
Fig．2Schematicdiagramofsingledouble-stage
couplingheatpumpsystem
变化等问题。
1.3复叠式空气源热泵系统
复叠式循环是将一种中、高温制冷剂与一种低温以满足系统在温跨较大时，能效比低、制冷剂相结合，
单台压缩机的压缩比大等要求，其最大的优点是两种
工质均在最佳的温度范围内工作。
目前，对于复叠式循环的研究，主要停留在利用热力学理论循环方法，以制冷效率为目标，选取最佳
，中间冷凝温度和其他相关设计参数对于制热
方面的研究仍处于实验阶段，尚缺乏基础理论性以及
图3新型空气源热泵循环流程原理图Fig．3Schematicdiagramofnewairsource
heatpumpsystem
在热泵方面，陈光明等提出一种新型空气源
热泵装置（如图3），该装置既可按传统单级空气源热又可按复叠循环方式运行。但该学者只泵方式运行，
是提出优化方案措施，并没有对其产生的效果进行实验验证。对热泵热水器而言，由于水箱里的水存在较
导致冷凝换热欠佳。为解决此问明显的分层现象，
Wu，J．等在复叠式热泵热水器系统中加入相题，
变材料，以热力学理论为基础，通过理论与实验相结对系统有无相变材料两种情况下的动态性能进行合，
了研究，并给出不同蒸发温度下复叠式系统与单级系统的切换条件。此外，随着蒸发温度的降低，高温部分和低温部分压缩机耗功之间的比值不断提高，而并一般以低温级非定值。对于传统复叠循环系统而言，达到最低温度来匹配两台压缩机。这样，当低温蒸发温度高于设计最低温度运行时，低温级压缩机功率相对偏小，高温级压缩机功率偏大，中间温度会发生偏移，中间温度的偏移会导致低温级达不到该蒸发温度
的最佳性能系数。变容量压缩机有助于低高压级匹配，使中间温度在变工况下始终处于最佳值，此方面已成功运用于单双级压缩系统，但对具有变容量特性的复叠式系统及高低压压缩机动态耦合过程优化鲜有报道。
指导方向性的研究。而复叠式制冷与复叠式热泵相
比，两者差别较大。如工质方面，低温工质已经相当成熟普遍，而高温工质的研究还处于较初级的阶段，这是制约复叠式高温热泵发展的一个瓶颈；针对这一H．M．Getu等［17］以Ｒ744为低温级制冷剂，缺陷，Ｒ717、Ｒ1270和Ｒ404A分别为高温级制冷剂复叠式系统做了研究，同时，利用多元线性回归方式得出COP与蒸发温度，过冷过热度等之间的数学表达式，Ｒ717与Ｒ744的最佳质量流以及在最佳蒸发温度下，
量比。A．Kilicarslan等利用热力学第一，第二定律，分析了不同工质耦合下系统COP和不可逆性随蒸发温度，冷凝温度，复叠温差和压缩机多变效率的变化规律。但是，该学者只是从热力学理论循环出发，定性分析了对系统的性能影响，并未从实验角度进行验证。Bertsch
对带中间冷却器的两级压缩、
0℃为带经济器的两级压缩和复叠式热泵研究表明，
三种系统性能的分界点，在0℃以下，带中间冷却器
的两级压缩循环COP最低，复叠式循环略优于带经济器的两级压缩循环。而在0℃以上，两种两级压缩
COP均高于复叠式循环。但是，循环效率基本相同，
该学者是以Ｒ410A为工质，对于单级，复叠式系统的
温度切换点具有一定的局限性，同时在优化控制方面
1.4空气源热泵的除霜技术
空气源热泵系统在低温工况下运行时，蒸发器表
面霜的形成导致换热器传热效果恶化，且增加了空气流动阻力，使得机组制热能力下降，严重时机组会停
止运行，因此，提高蒸发侧的除霜和延缓结霜技术是提高空气源热泵在低温环境下制热性能和系统稳定
性的有效途径之一。
目前常用的除霜方式主要有电热除霜，逆循环除霜，热气旁通和蓄热除霜几种方式。电加热除霜是用电加热提供化霜热，具有系统简单、除霜完全、实现控制简单的优点，在小型装置上广泛采用，但缺点是耗电多，不宜在大型装置上采用
缩机排气压力、室内温度波动等特性，张杰等分别
对逆循环除霜系统、热气旁通除霜系统和相变蓄能除霜系统进行对比分析，实验表明，相变蓄能系统除霜
且室内温度相对稳定，能耗较有利于缩短除霜时间，
少，但是，该系统的压缩机排气温度比另外两种系统
高，对压缩机的安全性提出更好的要求
。逆循环除霜通过
四通阀换向使制冷剂沿环路反向流动，将热泵从制热
工况转换成制冷工况，热泵从室内吸热排到室外换热器以融化其表面结霜。研究表明，逆循环除霜简单易
行，除霜效果良好。然而，在除霜时高低压对接过程会对系统各部件产生比较严重的冲击，系统可靠性受到影响，除霜控制系统不完善，甚至造成误除霜
。此外，逆循环除霜时为了避免向室内吹冷风
而必须关闭室内机所导致的除霜缺少低位热源的本质问题仍没有得到解决
图5无霜空气源热泵热水器原理图Fig．5Schematicdiagramofthefrost-free
airsourceheatpumpsystem
JIA等［32-33］利用室外换热器的除湿剂首先对被处理的空气进行干燥去湿，从而抑制或延缓结霜，然而随着除湿剂吸收水蒸汽能力的减弱，抑制结霜的作Zhang等提出一种用也逐渐失效。为解决此问题，
新型干燥除湿无霜空气源热泵（如图5），该系统利用冷凝后的余热加热空气来对固体吸湿剂进行解析。但是，在解吸模式下，当蒸发温度低于0℃时，该系统
图4空气源热泵蓄能热气除霜系统
Fig．4SchematicofPCMbasedthermalenergystorage
anddefrostingforairsourceheatpump
依然存在结霜的问题。同时，该学者并未对新型系统进行实验验证以及固体吸湿剂的材料和用量进行分析，对该模型和系统有待进一步的实验研究。纵观国内外研究现状，人们对空气源热泵的除霜有了很大的改进，但是在实际运行中常规除霜性能仍难以令人满意，除霜过程的稳定性与可靠性也远没有解决。究其原因，所做研究在特定实验条件下，其应用是否具有广泛性还需要进一步研究。此外，融霜机理十分复杂，从传热传质的机理上揭示蒸发器的除霜过程有待于进一步的深化和完善。因此，如何从根本上解决除霜问题，成为今后研究的重点方向。
热气旁通法是在压缩机出口与蒸发器入口之间
设置一根旁通管，通过增加旁通管内的热气（制冷
。Byun，J．等［28］研剂）来抑制蒸发器表面结霜
究表明：旁通管的流量占总流量的20%时系统的性
能最好，与一般系统相比，热气旁通方式是系统的平均COP和制热量分别增加8.5%和5.7%，但是由于蒸发器入口温度的提高，导致了系统制热量的下降。热气旁通除霜的能量主要来自压缩机的输入功，而且制冷剂流过分液器和分液毛细管的能量损失较大，除霜时间比逆循环除霜长；同时，除霜时，导致蒸发压力变低，吸气比容变大，系统中制冷剂循环质量流量随之变小，供给除霜用的热量变少。基于此缺点，胡文举等
将相变蓄能装置引入到热泵系统中，提出空气源热泵蓄能热气除霜新系统（见图4），该系统把
1.5新型工质的替代
由于Ｒ22具有对臭氧层的破坏作用及温室效
使全世界空调和热泵行业面临严峻的考验，研究应，
开发、寻找新型环保制冷剂替代传统的高ODP、高GWP值的制冷剂是一项急需研究的课题。目前对空Ｒ32，气源热泵研究的新型制冷工质主要有CO2，
Ｒ407C和Ｒ410A，Ｒ290等。绿色环保天然工质二氧化碳以其优良的热物性成为热泵系统中合成工质最有潜力的替代物之一，在
热泵平时高效运行时的余热转存到蓄热器内，使之作
为热泵除霜工况下的低位热源，有效的解决了热气除霜时能量来源不足的问题。基于除霜时间、除霜时压―50―
方法对压缩机的安全性存在一定安全隐患。秦妍
分析了Ｒ32替代Ｒ410A等以理论和实验相结合，
后，提出采用补气方法，能够有效降低排气温度，同时
在一定程度上增加换热量及COP。但是最佳补气量与环境的变化关系未进行分析，有待进一步的研究。
吴华根等认为，与使用Ｒ22相比，使用Ｒ134aCOP和功耗降低。且Ｒ134a属会导致样机制热量、
Ｒ404在膨胀过程中要损失更多的蒸于中压制冷剂，
图6二氧化碳热泵热水器原理图
Fig．6Schematicdiagramofthecarbondioxide
heatpumpwaterheater
发比焓以冷却通过膨胀阀的液体，使制热量受到更大
两者均非Ｒ22的理想替代工质。而Ｒ407C的影响，
与Ｒ22的工作范围和制热量基本相当，是Ｒ22比较
Ｒ407C理想的替代工质。但是，作为非共沸制冷剂，在传热表面上的传质阻力会增加，从而可能造成蒸
发、冷凝过程的换热效率降低。以上研究推动了空气源热泵系统在寒冷地区的应用，纵观国内外学者的研究，采用补气增焓技术、双级压缩系统或复叠式制冷系统是解决空气源热泵低温适应性的有效途径，不过尚处于理论和实验研究阶段。同时由于系统过于复杂及成本因素，目前尚未有
双级压缩式或复叠式泵真正意义上的补气增焓热泵、
如何进一步提高空气源热泵的低温适应产品。因此，
性，利于产品的推广应用是亟待解决问题。
热水器应用方面尤为突出。其吸热过程（蒸发、压
缩）在亚临界条件下进行，换热主要依靠潜热来完成；而冷凝过程则是在接近或超过临界点的区域内进行，放热依靠显热来完成，是一个伴随有较大温度滑移的变温过程（如图6）。这正好可与水加热时的温升相匹配，自然可减少高压侧不可逆传热引起的能量损失
。因此，这种特殊的劳伦兹循环，特别适合于
家用热水的加热，由于其高容积制冷量，优良的传热CO2热泵热水器在日本赢得“ECO性能和节能性能，CUTE”（生态精灵）的称号。
由于CO2热泵制热循环的工作压力比氟利昂热
［36］泵循环高5～7倍，李涛等利用喷射器提高跨临界
空气源热泵作为一种高效、节能、环保的装置，具
有广泛的市场应用价值，热泵热水器的出现，更使空气源热泵有着巨大的市场潜力。此外，随着技术进步
空气源热泵的产品和功能也将趋向多样日新月异，
化，对产品的可靠性也会提出更高要求。因此，提高
空气源热泵低温环境下的制热能力和运行可靠性，已成为近年来国内外研究人员非常重视的研究课题，作者对空气源热泵未来的发展做出一些展望。
二氧化碳系统的性能。但是，随着蒸发温度的提高，
对系统的性能提高有限。Goodman等通过内部换热器来提高在低温环境下CO2热泵热水器性能，此外，由于CO2节流损失及放热滑移温度相对较大，增加气冷器水流量可有效提高系统的制热系数程林
等通过使用Simulink建立PID控制和模糊控
制的模型并进行对比分析，得出使用模糊控制方法时蒸发器的过热度响应时间更快，且过热度在控制过程中变化更为平稳，适用于跨临界CO2热泵这种具有强烈非线性特性的系统。但是其仿真结果未经实验验证，该模型尚有待进一步完善。
作为Ｒ410A一个组成部分的Ｒ32，具有较好的传热性能、较高的能效和良好的应用前景。黄玉优［41］
等通过对Ｒ32替代Ｒ410A空气源热泵热水器研究后，得出在3℃低温环境下，Ｒ32样机的性能系数提高31.1%，但排气温度达到101.9℃，不利于Ｒ32制冷剂在低温条件下的应用。史琳等
2.1新工质替代问题
作为过度替代的制冷剂Ｒ22会引起温室效应和
破坏臭氧层，因此，寻找一种能够替代Ｒ22，并且具有更高能效、更加环保，适应于低温环境的制冷剂显得
HCFCs替代技术涉及到的相关标尤为迫切。另外，
准的制订是行业发展的基础，应该受到特别关注。我
国与美国、欧洲等相关组织正在共同制订CO2制冷压缩机性能测试方法等标准，将推动我国CO2制冷技术的发展
对家用/商。目前，清华大学、浙江大学、合肥通
用空调中Ｒ32替代Ｒ22的可行性进行分析，同样发
现Ｒ32存在排气温度高的问题。为解决此问题，矢岛龙三郎等
用机械研究院等进行新型制冷工质及其系统的理论
与实验研究。西安交通大学，上海交通大学，天津大NorthDakotaStateUniversity，UnitedTechnologies学，
ＲesearchCenter（USA）等对CO2热泵系统进行相关
利用膨胀阀控制压缩机吸气干度，同
时使用Ｒ32专用的润滑油来降低排气温度，但是此
三亿文库包含各类专业文献、各类资格考试、应用写作文书、高等教育、生活休闲娱乐、文学作品欣赏、低温环境下空气源热泵的研究现状及展望_图文98等内容。　
　低温环境中空气源热泵机组的优化探讨 摘要:本文以北京冬天的气温为例,对单/双级混合空气源机组中的三通道 套管换热器面积进行优化,通过计算机模拟仿真发现以经济参数... 　低温空气源热泵目录 概述 工作原理 1 现状与发展双...源热泵 低温空气 源热泵的研究成果并做出分析比 较...采变频技术变频低温空气源热泵在低温环境下工作时通过... 　蓬勃发展的中国经济、 高速增长的热水需求、 节能...吸气比容增大 机组在低温环境下运行,系统蒸发温度降低...二、 超低环境温度空气源热泵机研究具体研究开发内容... 　空气源热泵可行性研究报告_解决方案_计划/解决方案_...首先是从空气源 热泵的概述、起源、发展历程等进行...(电能),将处于低温环境(大气或地下水等)下的热量... 　而且在燃气管网 不覆盖的地方不容易普及;普通热泵空调在低温环境下制热效果不佳...北京格蓝 轩科技发展有限公司进行了一项实测研究,并于近日发布了《空气源热泵... 　低温空气源热力供暖 可行性研究报告 编制单位:济南福...以提高低温环境下的吸热能力;翅片间距加大,片距距离...空气能热泵工程对于我国节能环保建设的发展起着一定... 　中国行业研究门户 [灵动核心产业研究院]
...(低温情况下能效低、 占用空间较大等问题)有待克服...及时的整合出空气源热泵热水器行业目前发展的现状。... 　新闻 网页 贴吧 知道 音乐 图片 视频 地图 百科...期能效分析新疆建筑设计研究院 王绍瑞 * 摘要 本文...在综合考虑结霜除 霜损失和低温环境下空气源热泵制... 　2016年中国空气源热泵采暖行业发展趋势_能源/化工_...超低温环境工况下的强效制热、 超低温环境下的高效...但在推进城镇化的 同时,农业转移人口市民化进展缓慢...}