复合复叠型热泵热水系统性能分析

刘帅

（广东工程职业技术学院，广东 广州510520）

1 前言

空气源热泵因节能、环保等优点受到了人们的广泛关注，但其在低环境温度下存在制热效率不高、压缩机频繁启停等问题，这制约了其更大范围推广[1]。目前提出的解决措施主要有补气增焓热泵系统[2]、双级压缩热泵系统[3]、复叠式空气源热泵系统[4]、自复叠空气源热泵系统[5]，但均存在一定问题。

在此，笔者提出一种自复叠热泵系统与单级热泵系统相耦合的复合复叠型热泵热水系统，该系统可降低自复叠热泵系统的冷凝工作温差，有效解决自复叠热泵系统简单分凝工作温差较小的问题。

2 工作原理

系统由一个单级高温热泵系统和一个自复叠热泵系统组成。环境温度较低时，按两系统相耦合的模式运行；环境温度较高时，按单级高温热泵运行模式运行。自复叠系统选用的二元非共沸工质为R32、R123，

高温级单级热泵的循环工质为R134a。系统流程如图1所示。

图1 系统流程图

3 理论分析

采用Matlab软件调用Refprop软件中制冷剂的物性参数对系统进行理论分析。

3.1 R32组分变化对自复叠系统性能的影响规律

R32组分变化对自复叠系统冷凝器换热量、蒸发器换热量和系统COP的影响规律如图2所示。由分析可知，随R32质量分数的增加会发生如下变化：①压缩机的排气压力和干度增大，蒸发压力基本保持不变；蒸发器吸气过热度和压缩机排气温度升高，蒸发器吸气温度呈先降后升的趋势。当R32质量分数在0～0.65时，吸气过热度在0℃以下，为防止压缩机吸气带液，R32质量分数要在0.65以上。……