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摘要：低温空气源热泵与普通空气源热泵都有各自的优点，就制冷和制热来看，低温空气源热泵机组的冷热量和能效比普通机组有所提升，而在面对严寒天气的时候，普通空气源热泵机组是无法工作的，制热量衰减严重，制热效果较差。而低温空气源热泵机组能够保持正常运行，且确保一定的制热量，确保制热效果。
关键词：低温空气源热泵;原理;技术应用
1 低温空气源热泵原理
空气源热泵机组由蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀四大主要部件构成封闭系统，其内充注有适量的工质。机组运行基本原理依据是逆卡循环原理：液态工质首先在蒸发器内吸收空气中的热量而蒸发形成蒸汽（汽化），汽化潜热即为所回收热量，而后经压缩机压缩成高温高压气体，进入冷凝器内冷凝成液态（液化）把吸收的热量发给需要的加热的水中，液态工质经膨胀阀降压膨胀后重新回到膨胀阀内，吸收热量蒸发而完成一个循环，如此往复，不断吸收低温源的热而输出所加热的水中。而低温空气源热泵与常规热泵相比，采用了喷气增焓系统，喷气增焓系统是通过喷气增焓压缩机优化了中压段冷媒喷射技术，过中间压力吸气孔吸入一部分中间压力的气体，与经过部分压缩的冷媒混合再压缩，实现以单台压缩机实现两级压缩，增加了冷凝器中的制冷剂流量，加大了主循环回路的焓差，从而大大提高了压缩机的效率。利用高效过冷却器对主循环回路冷媒进行节流前过冷，增大焓差;对辅助回路中经过电子膨胀阀降压后的低压低温冷媒进行适当的预热，以达到合适的中压，提供给压缩机进行二次压缩。
2 低温空气源热泵在应用上不可忽视的因素
2.1 室外温度降低
室外温度降低也是低温空气源热泵在应用上不可忽视的因素，正是由于室外温度的降低，改变了蒸发压力，也会影响到制冷剂效率。这给技术人员提出了较高的要求，在低温空气源热泵应用过程中，需要充分考虑到室外温度的变化范围，以免由于室外温度的变化影响到其应用。同时，室外温度降低也会改变系统换热效率，造成其工作轨道不正常。
2.2 室外蒸发压力下降
从目前的低温空气源热泵应用状况来看，还是存在着一些因素影响其运行，室外蒸发压力下降就是较为常见的因素。从调查数据结果中可以看出，室外蒸发压力直接影响到压缩机的输气量，因此如果室外蒸发压力下降，那么在一定程度上就会缩减压缩机的使用年限。同时，还可能会出现“水锤”现象，影响到系统正常使用，严重者会造成电机烧毁。针对这一问题，我国的专家学者进行了深入的研究，进一步提高系统的安全性，也让低温空气源热泵实现更好的应用。
3 低温空气源热泵技术应用
3.1 两级压缩与中间补气技术
空气源热泵技术运用于低温工况时，室外换热器的蒸发压力低，导致单级压缩系统的压比大和排气温度高，严重影响了压缩机的稳定运行和性能。目前降低压缩机压比和排气温度的主要方法有两级压缩和单级压缩中间补气。两级压缩的原理是分2次将蒸发压力压到冷凝压力，从而降低每台压缩机的压比。蒸发压力通过低级压缩机压到中间压力，经过中间冷却后降低制冷剂温度，混合后的气体经过高级压缩机压到冷凝压力。单级中间补气系统又称为准二级压缩系统，通过中间补气口将一台压缩分为两级压缩。经过中冷器（或闪蒸器）后的低温气体经过补气口进入压缩机，降低排气温度，增加排气量，提升制热量。中间冷却主要有中冷器和闪发器两种方式：中冷器作为一种换热器，其存在换热温差，使进入补气口的制冷剂温度较高，系统较易精确控制;闪发器让进入补气口的制冷剂更接近饱和状态，没有换热温差的存在能更有效地降低排气温度，但系统不易精确控制。当温度高于一5℃时，采用单级压缩系统，因为此时补气系统的优势不明显，而且其电功率高于单级压缩系统，这是由于其它条件不变时，对于单级压缩系统，当蒸发压力降低时压缩机的吸气量会下降，从而减小压缩机的功率消耗，但对于补气系统而言，虽然其吸气量减少了，但其补气量增大了，从而导致压缩机实际电功率变化不大。在低温环境下，压缩机中间补气系统能够提升系统的性能。随着压缩机补气量的增加，热泵系统的制热量和压缩机电功率不断上升，COP值出现先增大后减小，故存在一个COP最大時的最优补气量。可以通过加大补气量来提高制热量，但考虑经济性时则要控制补气量，当其补气量为总流量的10%～14%能获得最佳的能效比。为使空气源热泵在更低的室外温度下正常运行和提升制热量，提出准三级式空气源热泵系统，其原理是在两级压缩系统的基础上对低压级压缩机进行补气，提高低压级压缩机的排气量，降低其排气温度，进而提升热泵系统的性能。
3.2 复叠循环技术
复叠循环系统由两个单独的制冷系统组成，分别称为高温级和低温级两个部分。其中高温部分使用中温制冷剂，低温部分使用低温制冷剂。高温部分的制冷剂的蒸发是用来使低温部分系统中制冷剂冷却的，两个部分通过一个冷凝蒸发器相连接，所以冷凝蒸发器既是高温部分的蒸发器，又是低温部分的冷凝器。低温部分的制冷剂在蒸发器内向被冷却的对象吸收热量，并把热量传递给高温部分的制冷剂，最后由高温制冷剂给冷却介质 （水或空气）。变频压缩技术是相对于转速恒定的压缩技术而言的，其通过一种控制方式或手段使其转速在一定范围内连续 调节，能连续改变输出能量的压缩技术。其核心是变频器。变频器通过改变压缩机供电频率，调节压缩机转速。依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，室温波动小、电能消耗少，其舒适度大大提高。而运用变频控制技术的变频空调，可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式，使居室在短时间内迅速达到所需要的温度并在低转速、低能耗状态下以较小的温差波动，实现了快速、节能和舒适控温效果。
3.3 空气源热泵除霜技术
低温空气源热泵在具体的运用中，会受到霜的影响，造成一些问题的产生，而且，除霜过程本身也会的带来一些影响，包括因融霜降低热泵的COP、除霜过程中，热泵的供热中断，影响室内的整体舒适度、甚至由于增加辅助加热元件，还会造成系统的成本增加，甚至会造成设备可靠受到影响。尽管除霜过程存在问题影响明显。但，随着低温空气源热泵系统研究的不断深入，除霜技术也得到长足的改善，使得除霜技术性能得到提升，满足空气热源泵除霜的需求。
4 结语
随着人们生活质量的提高，其对室内环境和温度有了更高的要求，因此越来越多的空调机或供暖设备被运用到人们的生活和工作中。但是大多空调机或供暖设备在运行的过程中会消耗大量的电能，且会产生对环境有害的其他，造成环境污染，低温空气源热泵是一种新型的空调设备，其能通过吸收空气中的能量转换为空调运转所需的能量，并且其对环境造成的污染较少，因此低温空气源热泵技术符合我国的可持续发展需求。
参考文献：
[1]吴章炜，李瑛，许治勇，刘延博，卢欢.低温空气源热泵研究进展[J].轻工机械，2017，35（04）：96-100.
（作者单位：青岛海信日立空调营销股份有限公司）
关键词：低温空气源热泵;原理;技术应用
1 低温空气源热泵原理
空气源热泵机组由蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀四大主要部件构成封闭系统，其内充注有适量的工质。机组运行基本原理依据是逆卡循环原理：液态工质首先在蒸发器内吸收空气中的热量而蒸发形成蒸汽（汽化），汽化潜热即为所回收热量，而后经压缩机压缩成高温高压气体，进入冷凝器内冷凝成液态（液化）把吸收的热量发给需要的加热的水中，液态工质经膨胀阀降压膨胀后重新回到膨胀阀内，吸收热量蒸发而完成一个循环，如此往复，不断吸收低温源的热而输出所加热的水中。而低温空气源热泵与常规热泵相比，采用了喷气增焓系统，喷气增焓系统是通过喷气增焓压缩机优化了中压段冷媒喷射技术，过中间压力吸气孔吸入一部分中间压力的气体，与经过部分压缩的冷媒混合再压缩，实现以单台压缩机实现两级压缩，增加了冷凝器中的制冷剂流量，加大了主循环回路的焓差，从而大大提高了压缩机的效率。利用高效过冷却器对主循环回路冷媒进行节流前过冷，增大焓差;对辅助回路中经过电子膨胀阀降压后的低压低温冷媒进行适当的预热，以达到合适的中压，提供给压缩机进行二次压缩。
2 低温空气源热泵在应用上不可忽视的因素
2.1 室外温度降低
室外温度降低也是低温空气源热泵在应用上不可忽视的因素，正是由于室外温度的降低，改变了蒸发压力，也会影响到制冷剂效率。这给技术人员提出了较高的要求，在低温空气源热泵应用过程中，需要充分考虑到室外温度的变化范围，以免由于室外温度的变化影响到其应用。同时，室外温度降低也会改变系统换热效率，造成其工作轨道不正常。
2.2 室外蒸发压力下降
从目前的低温空气源热泵应用状况来看，还是存在着一些因素影响其运行，室外蒸发压力下降就是较为常见的因素。从调查数据结果中可以看出，室外蒸发压力直接影响到压缩机的输气量，因此如果室外蒸发压力下降，那么在一定程度上就会缩减压缩机的使用年限。同时，还可能会出现“水锤”现象，影响到系统正常使用，严重者会造成电机烧毁。针对这一问题，我国的专家学者进行了深入的研究，进一步提高系统的安全性，也让低温空气源热泵实现更好的应用。
3 低温空气源热泵技术应用
3.1 两级压缩与中间补气技术
空气源热泵技术运用于低温工况时，室外换热器的蒸发压力低，导致单级压缩系统的压比大和排气温度高，严重影响了压缩机的稳定运行和性能。目前降低压缩机压比和排气温度的主要方法有两级压缩和单级压缩中间补气。两级压缩的原理是分2次将蒸发压力压到冷凝压力，从而降低每台压缩机的压比。蒸发压力通过低级压缩机压到中间压力，经过中间冷却后降低制冷剂温度，混合后的气体经过高级压缩机压到冷凝压力。单级中间补气系统又称为准二级压缩系统，通过中间补气口将一台压缩分为两级压缩。经过中冷器（或闪蒸器）后的低温气体经过补气口进入压缩机，降低排气温度，增加排气量，提升制热量。中间冷却主要有中冷器和闪发器两种方式：中冷器作为一种换热器，其存在换热温差，使进入补气口的制冷剂温度较高，系统较易精确控制;闪发器让进入补气口的制冷剂更接近饱和状态，没有换热温差的存在能更有效地降低排气温度，但系统不易精确控制。当温度高于一5℃时，采用单级压缩系统，因为此时补气系统的优势不明显，而且其电功率高于单级压缩系统，这是由于其它条件不变时，对于单级压缩系统，当蒸发压力降低时压缩机的吸气量会下降，从而减小压缩机的功率消耗，但对于补气系统而言，虽然其吸气量减少了，但其补气量增大了，从而导致压缩机实际电功率变化不大。在低温环境下，压缩机中间补气系统能够提升系统的性能。随着压缩机补气量的增加，热泵系统的制热量和压缩机电功率不断上升，COP值出现先增大后减小，故存在一个COP最大時的最优补气量。可以通过加大补气量来提高制热量，但考虑经济性时则要控制补气量，当其补气量为总流量的10%～14%能获得最佳的能效比。为使空气源热泵在更低的室外温度下正常运行和提升制热量，提出准三级式空气源热泵系统，其原理是在两级压缩系统的基础上对低压级压缩机进行补气，提高低压级压缩机的排气量，降低其排气温度，进而提升热泵系统的性能。
3.2 复叠循环技术
复叠循环系统由两个单独的制冷系统组成，分别称为高温级和低温级两个部分。其中高温部分使用中温制冷剂，低温部分使用低温制冷剂。高温部分的制冷剂的蒸发是用来使低温部分系统中制冷剂冷却的，两个部分通过一个冷凝蒸发器相连接，所以冷凝蒸发器既是高温部分的蒸发器，又是低温部分的冷凝器。低温部分的制冷剂在蒸发器内向被冷却的对象吸收热量，并把热量传递给高温部分的制冷剂，最后由高温制冷剂给冷却介质 （水或空气）。变频压缩技术是相对于转速恒定的压缩技术而言的，其通过一种控制方式或手段使其转速在一定范围内连续 调节，能连续改变输出能量的压缩技术。其核心是变频器。变频器通过改变压缩机供电频率，调节压缩机转速。依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，室温波动小、电能消耗少，其舒适度大大提高。而运用变频控制技术的变频空调，可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式，使居室在短时间内迅速达到所需要的温度并在低转速、低能耗状态下以较小的温差波动，实现了快速、节能和舒适控温效果。
3.3 空气源热泵除霜技术
低温空气源热泵在具体的运用中，会受到霜的影响，造成一些问题的产生，而且，除霜过程本身也会的带来一些影响，包括因融霜降低热泵的COP、除霜过程中，热泵的供热中断，影响室内的整体舒适度、甚至由于增加辅助加热元件，还会造成系统的成本增加，甚至会造成设备可靠受到影响。尽管除霜过程存在问题影响明显。但，随着低温空气源热泵系统研究的不断深入，除霜技术也得到长足的改善，使得除霜技术性能得到提升，满足空气热源泵除霜的需求。
4 结语
随着人们生活质量的提高，其对室内环境和温度有了更高的要求，因此越来越多的空调机或供暖设备被运用到人们的生活和工作中。但是大多空调机或供暖设备在运行的过程中会消耗大量的电能，且会产生对环境有害的其他，造成环境污染，低温空气源热泵是一种新型的空调设备，其能通过吸收空气中的能量转换为空调运转所需的能量，并且其对环境造成的污染较少，因此低温空气源热泵技术符合我国的可持续发展需求。
参考文献：
[1]吴章炜，李瑛，许治勇，刘延博，卢欢.低温空气源热泵研究进展[J].轻工机械，2017，35（04）：96-100.
（作者单位：青岛海信日立空调营销股份有限公司）