不同工况下空气源热泵热水器实验分析

　　0 引言

　　热泵热水器是利用消耗少部分高品位能源———电能来提升环境的大部分低品位热源的原理来提供生活、生产用热水的。由于空气源热泵热水器的安全性好、节能环保等优点，得到了迅速发展和推广[1]，它吸收空气中的低品位能，每年可节约60%- 70% 的能源[2]。很多人做了这方面的仿真、特性等方面的研究[2-4]。热泵热水器产品在国外得到了很好的发展，在中国也已有一段时间。普通的空气源热泵热水系统已经在我国华南及西南等地区得到较好的应用。尤其是在一些商业应用领域，出现了很多相关工程。与其它类型的热水装置相比，热泵热水器的设备初投资费用较高，这是影响其市场普及的主要因素，但从节约能源和环保的观点来看，热泵热水器又具有其独特的优点和市场前景[5-7]。

　　虽然热泵热水器有节能降耗等一系列优点，但热泵热水器的蒸发温度随季节变化，设备运行不稳定，例如，当环境温度低于-10 ℃ 时，不能正常运行[8]。而且到目前为止，从事这方面研究的大多数人对系统性能的变化认识不够。本文对热泵热水器随工况变化的性能进行了实验分析，为今后此领域的研究者提供一定的理论上的帮助。

　　1 实验装置及测点布置

　　1. 1 实验装置

　　(1) 热泵冷暖热水一体机一台，其主要部件的结构如下: 谷轮涡旋式压缩机1 台，型号: ZR72KC-TFD，使用电源规格为380 V/50Hz，使用制冷剂为R22; 翅片管式蒸发器1 个，管径φ9.52，翅片间距2 mm，8 进8 出，总长为96m; 外螺纹套管换热器1 个，内管为φ19×1.3 × 3710 内肋外牙螺纹高效管，外管为φ28×1.5×3460 无缝钢管，4 根并联。

　　(2) 容积为530L 的承压式蓄热水箱一台，承压1.0mPa。

　　(3) 可控温恒温室一间，恒温室温度可控范 围:-5 ℃～40 ℃ 。

　　1. 2 测点布置

　　在冷凝盘管进出口、蒸发器表面以及热力膨胀阀进出口处布置热电偶温度传感器。在冷凝盘管出口和蒸发器入口分别布置了压力传感器。在恒温室中的室外机的进风口处布置了一个热敏电阻温度传感器。换热器热水进出口分别布置了铂电阻温度传感器。整个数据采集系统是由Keithley 数据采集仪和温度传感器、压力表连接组成。热水数据采集系统水温每上升5 ℃采集数据一次，并将数据传输到计算机上。系统的运行时间、瞬时功率和总功耗由一台单相综合电量表采集记录。实验测量参数包括: 冷凝盘管进出口温度和压力、恒温室温度( 系统运行的环境温度) 、蒸发器进出口温度和压力、热力膨胀阀进出口温度、水箱水温，以及系统运行的时间、瞬时功率和总功耗等。