国内外吸收压缩式热泵研究进展

　　目前应用的热泵主要分为吸收式和压缩式两类，蒸汽压缩式系统使用最为广泛，但是它是以消耗电能为代价来换取低品位的热能，能效比(COP)较低。当温度提升要求较大时，蒸汽压力升高，甚至超出常规压缩机范围以至于单级压缩不能胜任[1]。而常规的吸收式热泵发生器炉筒温度高，实际发生温度低，传热温差大，热效率较低[2]，同时对于单级系统来说也不适用于余热温度较低的条件。因此，目前在提高效率、寻找新型制冷剂、开发新的制冷循环等方面已涌现出许多新的研究成果。本文作者介绍了吸收压缩式循环(ACHP)国内外的研究进展状况，表明其在开发新一代热泵、制冷空调领域具有很大的潜力。

　　1 研究现状

　　从 1895 年 Osenbruck 和 1920 年 Sloan 等提出吸收压缩复合式循环概念后，国内外许多学者作了大量的研究。与常见的压缩式系统不同，ACHP 系统由于引入了高沸点的工质，使得溶液性质有了很大变化。吸收和发生过程压力变化较小，但温度却随着溶液成分的变化有着较为显著的变化，因此能满足大范围热源温度的需要。ACHP 具有容积排量小、吸收器压力低、COP 高、可提升温差大、可利用的余热温度低等优点[3]。

　　尽管 ACHP 的优点被很多学者认可，但是到目前为止基本上没有商业化的产品出现，大多数装置都局限于实验。如表 1 所示，近年来许多学者从建立实验装置入手，针对不同的工况、工质进行了研究。同时许多学者利用了计算机技术进行了模拟，但在模型假定方面基本相同。

　　2 常见系统研究现状

　　不同于常规的压缩式系统，吸收压缩式系统由以下部分组成：发生器、压缩机、吸收器、溶液泵以及减压阀。在该系统中有着工质和溶液两条流程线，而且在给定的热源温度下，系统溶液浓度的变化最终导致蒸汽压力和热容变化，这也使得在一定条件下溶液温度和热容可调。如果能够很好地利用这一点，则可以使系统 COP 进一步提高。

　　比较常见的是图 1 所示的带溶液热交换器的循环[21]，原理较为简单：吸收器可将一部分热量提供给发生器，提高浓溶液在发生器入口段温度，这可降低吸收压力，从而降低系统循环的压缩比，提高系统的经济性和工作可靠性。

　　Altenkirch 等在 20 世纪 50 年代初期首次提出了多级溶液热交换的吸收压缩式系统的概念，即分别把吸收器和发生器分为内外两部分，其中外部与外界热交换，而内部吸收器为发生器提供了部分热量[22]。利用这种方法可以有效降低吸收器的压力，提升内部循环温度，减小了压缩比。

　　Zhou 等[23]在图 2 系统基础上加入一个旁通管得到图 3 所示的带旁通的多级溶液热交换系统。通过实验得到利用旁通改变系统的过冷量使得 COP值会发生相应的变化，同时供热温度也能得到相应的提升。