降低空氣源熱泵機(jī)組的供水溫度,可改善機(jī)組的低溫運(yùn)行特性,擴(kuò)展機(jī)組的低溫運(yùn)行范圍。雙級(jí)耦合熱泵供暖系統(tǒng)正是基于此想法提出的,熱泵烘干機(jī)生產(chǎn),系統(tǒng)中空氣源熱泵(低溫型熱泵)作為一級(jí)側(cè)機(jī)組,工作于一個(gè)全新的運(yùn)行工況中。本文借助已建立并驗(yàn)證過(guò)的空氣源熱泵機(jī)組穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型,對(duì)空氣源熱泵在新工況和常規(guī)工況下的低溫穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行了計(jì)算機(jī)。研究結(jié)果顯示,熱泵烘干一體,新工況下,空氣源熱泵的低溫供暖特性與運(yùn)行特性均得到顯著改善。雙級(jí)耦合熱泵供暖系統(tǒng)在低溫環(huán)境下,可獲得穩(wěn)定、可靠、高效的低位熱源。
空氣源熱泵(Air Source Heat Pump,簡(jiǎn)稱ASHP)機(jī)組在低溫工況下運(yùn)行,壓縮比升高,容積效率,制冷劑質(zhì)量流量減少,供熱能力下,排汽溫度過(guò)高,這些問(wèn)題限制了ASHP機(jī)組在北方地區(qū)的應(yīng)用。文獻(xiàn)[1]對(duì)ASHP機(jī)組在我國(guó)14個(gè)北方主要城市設(shè)計(jì)工況下的運(yùn)行特性進(jìn)行了理論分析,研究結(jié)果顯示,熱泵烘干,ASHP機(jī)組在所選城市中運(yùn)行,壓縮比均超過(guò)極限值8.0,哈爾濱甚至超過(guò)20.0,說(shuō)明ASHP機(jī)組在北方寒冷的時(shí)候?qū)o(wú)法正常運(yùn)行。降低ASHP機(jī)組的供水溫度,機(jī)組的壓縮比,文獻(xiàn)[1]的研究結(jié)果顯示,當(dāng)供水溫度由50℃降低到20℃后,ASHP機(jī)組在所選北方城市中,除哈爾濱和長(zhǎng)春外,其余城市設(shè)計(jì)工況的壓縮比均低于8.0,說(shuō)明機(jī)組低溫運(yùn)行工況得以有效改善,從而使ASHP機(jī)組在北方地區(qū)應(yīng)用具備一定的可行性。
熱泵循環(huán)是在冷凝溫度(TCO)下定溫放熱,在蒸發(fā)溫度(TEV)下定溫吸熱,熱泵烘干機(jī),定熵地進(jìn)行膨脹和壓縮,所需的平衡功由外界提供。由熵的定義和熱力學(xué)定律可知逆卡諾循環(huán)熱泵的性能系數(shù)COP為:
COP=TCO/ (TCO-TEV)(1)
COP值反應(yīng)了熱泵的效率,由(1)式可見,熱泵的COP值恒大于1,與一般的熱機(jī)效率恒小于1。這是因?yàn)樵谘h(huán)過(guò)程中有電能的輸入,電能是做功能力的高品位能,環(huán)境中的能是基本失去做公能力的低品位能,熱泵是利用少部分高品位的能把低品位能提高中品位能。
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