摘要:空气源热泵因低温热容易获取而有很好的应用前景,也发展出了多种类型。不同类型的空气源热泵有各自的特点和适用性,可以根据应用场景选取合适的产品。
空气源热泵的低温热量取自无处不在的空气,因此,在余热资源匮乏的项目中得到大量使用,应用前景广阔。空气源热泵也迎来了较快的发展,市场上出现了各种类型的产品。不同类型的空气源热泵有各自的特点,本文介绍了一些常见的空气源热泵。
电动压缩式空气源热泵
电动压缩式空气源热泵是最常见的类型,也是很多地区“煤改电”的主力技术。
电动压缩式空气源热泵用电力驱动的电动机带动压缩机转动,将低压冷剂蒸汽加压至高压,冷凝温度升高;在冷凝器中冷剂蒸汽冷凝放热,实现对外供暖,同时冷剂蒸汽变为液态制冷剂;液态制冷剂经节流阀降压后,蒸发温度降低,在蒸发器吸收外部空气热量,液态制冷剂蒸发为低压冷剂蒸汽,再进入压缩机进行下一个循环。
电动压缩式空气源热泵利用压缩机和节流阀将制冷剂分为高压和低压两部分,实现从低温空气取热进行供暖的功能。这个过程中消耗少量的电,这部分能量也加入到供热中。
电动压缩式空气源热泵的单体容量小,适用于户式供热。如用于集中供热(给小区供热等),安装台数较多,占地面积大。
电动压缩式空气源热泵的主要问题在于结霜。制冷剂蒸发温度低于空气露点温度时,空气取热器表面结霜,影响换热效果,化霜过程则会增加能耗、影响舒适度。虽然各厂家开发了能源岛、多区取热器等技术进行处理,但是没有办法从根本上解决这个问题。
燃气压缩式空气源热泵
燃气压缩式空气源热泵以燃气发动机提供动能,带动压缩机转动,其他部分的运转与电动压缩式空气源热泵相同。压缩式空气源热泵单体较小,燃气发动机功率不高,采用汽车发动机即可。
燃气压缩式空气源热泵也存在结霜的问题。由于驱动能源为燃气,可以用烟气化霜,热舒适性较电压缩式空气源热泵高。但是,燃气压缩式空气源热泵的造价较高。
氨水吸收式空气源热泵
氨水吸收式空气源热泵采用吸收式循环原理,工质为氨的水溶液。高温热源加热浓氨溶液,蒸发出氨气并形成稀氨溶液;高压氨气冷凝对外供热,同时产生液氨;液氨经节流后低温蒸发,吸收外部空气的热量,形成氨气;氨气被稀氨溶液吸收,对外放热,产生的浓氨溶液进入下一个循环。
该流程以氨气为制冷剂、水为吸收剂。液氨蒸发温度很低,可以吸收低温的空气热量。但是,机组运行时氨气进行气液两相转化,内部压力很高,容易泄露;泄露的氨气具有一定的危险性,需要做好防护和通风。
氨水吸收式空气源热泵单体容量也比较小,如果热负荷较大,需要多台并联运行。
该设备也存在结霜的问题。不过,由于机组本身以高温热驱动(如燃气、蒸汽等),化霜相对简单,对供热舒适性影响不大。
溴化锂吸收式空气源热泵
上述几种空气源热泵都存在结霜、化霜的问题,虽然有各自的解决办法,但也对供热舒适性造成了影响,更重要的是,影响了热泵COP、增加了能源消耗。溴化锂吸收式空气源热泵完全解决了结霜问题。
溴化锂吸收式空气源热泵采用吸收式循环进行余热回收。常规的溴化锂吸收式循环中,水作为制冷剂、溴化锂溶液作为吸收剂。水为制冷剂,要求制冷温度高于0℃,否则水结冰造成机组无法运行。这也是常规溴化锂吸收式热泵无法吸取0℃以下热量的原因。
为了解决这个问题,溴化锂吸收式空气源采用溶液喷淋的方式从空气中取热,避开了0℃水结冰的问题,实现了低温余热回收。
溴化锂吸收式空气源热泵的单体容量大,不宜进行户式供热,更适合集中供热,特别是在锅炉房节能改造中有很好的应用。
溴化锂吸收式空气源热泵采用喷淋换热方式,利用溶液吸取空气热量,不仅不存在结霜的问题,在高湿度的空气中,还可以吸收水蒸气潜热,提高取热效率。
溴化锂吸收式空气源热泵更适合在南方集中供热项目中应用,即使空气含湿量高,也不会结霜,反而促进了余热回收。
小结
空气源热泵的市场广阔,种类众多,适应各种节能供热场景。根据应用场景的特点选择合适的空气源热泵类型,能够达到更好的供热效果。