空气源热泵性能与气候的关系

空气源热泵性能与气候的关系在额定工况下，气温35°C，出水7°C,空气源热泵夏季制冷性能系数COP值在3.0左右，冬季（空气7°C,出水45C）如不计化霜损失，制热系数COPH值也在3.0左右，空气源热泵的制冷、制热性能与室外气候有直接的关系。图1—图4分别反映了空气源热泵冷热水机组在室外环境变化时制冷制热能力的变化。从图中可看出空气源热泵冷热水机组供冷能力随室外温度的升高而降低，机组消耗功率随室外环境温度的升高而增加。当室外空气温度增至40C时，制冷量一般要下降5—7%左右。空气源冷热水机组正常制冷的上限温度一般在40-45C，个别品牌设有冷凝器风扇速度逐步控制系统，最大允许室外温度可达50C左右。需要指出的是，跟冷却塔不一样，制冷工况下相对湿度对空气源热泵没不利影响，相反，相对湿度大，对冷却有利。南京夏季相对湿度较高，所以实际上风冷与水冷在冷却效果的差异上，比人们想象的要小。空气源热泵冷热水机组的制热特性更为复杂，当盘管表面温度低于空气露点温度时，空气会结露，此时盘管表面发生了相变换热，有利于提高热泵机组的制热能力，但当盘管表面温度低于空气冰点温度（0C以下）时，如果空气中的相对湿度同时达到某一程度，盘管表面就会结霜，如不及时化霜，霜层会越结越厚，影响空气实际流通量，并阻碍了盘管上的热交换，重者会结冰，压缩机出现低压保护停机。图5反映了在不同迎面风速条件下，热泵机组室外侧空气盘管上湿空气存在着三种状态，图中ABC为结霜区，ABD为凝露区，CBD以下为干冷区，即不结霜也不凝露°AB线为结霜转变曲线，它与焓湿图上的等湿球温度线接近。图中可看出，当迎面风速为2.5M/S、环境温度为0°C、相对湿度为73%时，盘管上即开始结霜，如将迎面风速提高至4M/S，环境温度为0°C,则相对湿度达82%时，盘管才开始结霜，结露结霜转变线相应左移，提高风速可减缓积霜。图6为迎面风速为2M/S时的结霜速率线。图中可以看出，室外空气干球温度在0—5°C，相对湿度>85%时结霜最为严重，当tw<-5C时，结霜速率减慢，这是由于此时空气中含湿量已明显减少。热泵机组盘管上出现结霜，会影响机组的正常有效的供热，故必须定时化霜。目前大部分机组采用反向循环来化霜，此时不仅这一部分压缩机停止供热运行，而且作制冷运转，故系统供热量受明显影响。结霜严重时，平均半小时化一次霜，一次化霜的时间为5分钟左右，因化霜减少的供热量达17%左右。另外，室外温度降低时，热泵机组的出力明显减少。0°C条件下，热泵机组的实际出率为额定工况下的70%左右。-6°C情况下，出力只有额定工况下的62%左右，-10C条件下供热量只有额定工况下的55%左右。雨雪寒冷天气对热

泵出力有明显影响，重则影响正常运行，一些用户采用人为延长化霜时间、浇温水等方法去除冰霜。环境气温低于-10°C—-15°c时，热泵机组一般都不能正常运行。南京地理位置东经118°48‘，北纬32°00‘，海拨8.9m，年平均温度15.3C，冬季空调室外计算温度-6C，最低日平均温度-9C，极端最低温度-14C，极端最低温度平均值-8.6C,日平均温度W8C的天数115天，夏季室外空调设计计算温度35C，湿球温度28.3C，极端最高湿度40.7C，极端最高温度平均值37.4C。表1—表2为南京地区1992年至1994年的不同时段的BIN参数（不同温度、湿度出现的小时数）。表3为南京地区热泵机组在不同迎面风速情况下干冷区、凝露区和结霜区的小时数。表中可知，南京地区空气源热泵机组全年结霜时间在1500小时左右，如只在白天运行，则全年结霜时间累计在680小时左右。结霜时间越少，热泵机组供热效率越高，供热越可靠，节能越明显。图1机组制冷量功耗与进风温度和供水温度的关系 图2机组制热量功耗与进风温度和供水温度的关系5i!7A5i!7A»1A图3螺杆压缩机热泵制冷性能曲线图3螺杆压缩机热泵制冷性能曲线图4螺杆压缩机热泵制热性能曲线-9 5 51Q-9 5 51Q图5空气盘管表面湿空气状态图6迎面风速为2m/s时盘管表面积霜速率

表11992-1994年一班制BIN参数九二年：BIN参数（小时数：h；平均湿球温度（ts）:。C,BIN温度：°C；含湿量：g/1kg干空气）BIN-6-4-202468101214小时数173166164209267230211194218平均ts-6.5-4.26-2.120.670.782.243.805.217.069.1210.57含湿量d1.972.533.113.293.533.754.094.375.076.056.571618202224262830323436382152562383003212922882171419859312.1313.3115.0517.7320.4221.2622.6923.8424.8526.4427.1627.077.277.648.6911.0213.7614.1015.3216.2417.0018.8619.2918.23九三年：BIN参数（小时数：h；平均湿球温度（ts）:°C,BIN温度：C；含湿量：g/1kg干空气）BIN-6-4-202468101214小时数7205298144211223233279191222平均ts-6.33-4.40-3.06-1.480.101.953.915.407.058.9111.24含湿量d-6.332.442.482.723.043.544.184.525.065.867.2216182022242628303234363819121925829230831033522513858——13.6515.4417.4218.6520.1522.1922.9723.9826.0627.0]—8.759.9911.4912.1913.3415.4115.7216.4419.0619.8》<—九四年：BIN参数（小时数：h；平均湿球温度（ts）:。C,BIN温度：°C；含湿量：g/lkg干空气）BIN-6-4-202468101214小时数一151452143234232229228214204平均ts一-3.49-2.38-1.151.012.724.165.708.179.9011.05含湿量d一3.032.942.953.694.114.374.766.046.777.03161820222426283032343638201179236251231269275244269205891012.6613.9116.0517.9719.4920.4922.0724.46；25.7926.9627.4528.217.818.289.8411.3212.4512.9614.3617.22〕L8.5919.7919.8220.37注：一班制空调工作时间：8:00~18:00表21992-1994年全日制BIN参数九二年：BIN参数（小时数：h；平均湿球温度（ts）:°C,BIN温度：C；含湿量：g/1kg干空气）BIN-6-4-202468101214小时数858207308522522571488499492489平均ts-5.60-4.07-2.17-0.600.952.654.236.178.229.9711.34含湿量d2.522.653.083.343.654.054.435.156.086.847.3216182022242628303234363846746555177966259647612416110959313.1114.5416.7719.3821.2022.4123.5724.4625.0426.4727.1627.078.278.9710.7013.1614.8215.7416.6617.2217.3218.9219.2918.23九三年：BIN参数（小时数：h；平均湿球温度（ts）:°C,BIN温度：C；含湿量：g/1kg干空气）BIN-6-4-202468101214小时数69118215346399481516536553421464平均ts-6.22-4.36-2.87-0.960.622.384.396.227.8410.2512.25含湿量d2.142.472.613.093.413.864.555.205.757.118.2316 18 20 22 24 2628 30 32343638

5255445736816906544989614958一一14.5816.1818.1819.7221.4623.0923.7625.4626.1127.0]—9.8710.8512.4513.6115.1916.7816.9618.8919.1619.8f3—九四年：BIN参数(小时数：h；平均湿球温度(ts):。C,BIN温度：°C；含湿量：g/lkg干空气)BIN—6—4—202468101214小时数228110221429588520531547479499平均ts—5.25—4.04—2.34—0.511.343.104.596.388.5710.2012.08含湿量d2.742.672.963.403.934.404.715.336.397.058.06161820222426283032343638465431571568444633627194332214891013.7615.5317.3319.0120.7922.8023.9925.4226.0226.9827.4528.218.9710.0911.3812.6714.2316.3317.3418.8419.0019.8319.8220.37表3冻季热泵盘管表面空气壮态累计小时数一九九二年气象数据：两班制(8:00~18:00)全日制迎面风速结霜区(h)干冷区(h)凝露区(h)结霜区(h)干冷区(h)结露区(h)4.5m/s544315661995109015634.0m/s624252644122191615113.5m/s652227641129382515303.0m/s728156636158257914872.5m/s773110637170545414892.0m/s8147063618583151475一九九三年气象数据：两班制(8:00~18:00)全日制迎面风速结霜区(h)干冷区(h)凝露区(h)结霜区(h)干冷区(h)结露区(h)4.5m/s392380738766116816904.0m/s478339693966100916493.5m/s522299689107290616463.0m/s60223067813016991624

2.5m/s662172676145253616362.0m/s71112867116133781633一九四年气象数据：两班制(8:00~18:00)全日制迎面风速结霜区干冷区凝露区结霜区干冷区结露区4.5m/s290333887650928