滚动转子式补气压缩机在热泵系统中的实验研究

　　空气源热泵在实际使用过程中会产生以下问题：一是制热量随着环境温度的降低而逐步衰减。随着环境温度下降，压缩机吸气侧的制冷剂比容逐步增大，换热器内制冷剂流量也随之降低，压缩机有效容积得不到充分利用，机组的制热能力和COP也相应下降。而此时所需的热量(房间热负荷)却随着环境温度的下降而迅速上升，因此系统制热量将不能满足采暖热负荷需求。二是机组压缩机的运行可靠性问题。在低温环境下，系统会出现回液、高排气温度等问题，使可靠性降低^[1]。

　　目前最常见的一种解决方案是在空调系统中增加辅助电加热以补偿低温环境制热能力的不足^[2]。但该方案既不经济也不节能，有时还会存在安全隐患。补气系统通过分流冷凝器后的制冷剂流量，压缩机吸入一部分中间压力的气体，提高制热工况下的制冷剂流量，有效改善和提升低温环境下系统的制热能力。

　　1 滚动转子式补气压缩机的设计

　　上海日立专门设计了适用于低温环境强劲制热的滚动转子式压缩机。如图1所示，滚动转子式补气压缩机除了常规的吸气口和排气口外，还具有第二个吸气口，即蒸气喷射口，制冷剂蒸气通过蒸气喷射口和位于中间板上的喷射孔同时喷射到压缩机的上下两缸压缩腔，以增加制冷剂流量，达到增加系统制热量，提高运行可靠性的目标。中间板上喷射孔的位置和孔径的大小在很大程度上决定了系统最优制冷剂中间喷射的压力和流量，喷射孔位置要考虑避免压缩气体在上下气缸间窜动;避免排气倒灌进喷射孔;应尽量考虑减小逆流量以降低压缩机功耗等。低温喷焓滚动转子压缩机对此进行了优化设计，以实现最佳的喷射效果。

　　2 实验装置及方案

　　图2为某品牌空调(带补气)的工作流程图，在该空调系统上进行滚动转子式补气压缩机的实验研究，并与某品牌低温强热涡旋压缩机进行空调实验对比。

　　3 实验结果及分析

　　3.1 滚动转子式补气压缩机制热量

　　从表1实验数据可见，补气后压缩机功率上升，通过补气增大压缩机排气量及压缩功率的同时，机组的制热能力也随之增大，随着室外环境温度的下降补气后制热量提升比例逐步增大，能效也得到提高;补气后排气温度下降，冬季制热的运行中高压缩比运行工况导致的排气温度过高的问题得到有效的解决，提高了机组运行的可靠性。从图3可知，在室外温度0℃以下时，滚动转子式补气压缩机的制热能力增大均在10%以上;在超低温-15℃时制热量提升至18%左右;随着室外温度的下降制热量提升的百分比越来越大，说明滚动转子式补气压缩机在超低温工况下运行时补气效果尤为明显。