空气源热泵机组冬季低温下的能效问题

对于空气源热泵而言，除了具有种种优点之外，仍存在很多不足及有待解决的问题。空气源热泵的性能受室外气候条件变化影响较大，随着室外环境的恶化而恶化。

众所周知，空气源热泵机组样本(或铭牌)上给出的冬季制热量能效比（不加说明），一般指标准工况（名义工况）下的制热量、能效比（干球温度7℃，湿球温度6℃，）冷热水热泵机组名义工况的最低制冷性能系数额定制冷量＞50kW，COP不应低于2.6。

标准工况能效比测试数据：1、以上热水工况参数在环境温度20℃，水温从15℃升到55℃测定。2、制冷工况参数在进水温度12℃，出水温度7℃，室外环境温度35℃测定。3、制热工况参数在进水温度40℃，出水温度45℃，室外（环境温度）干球温度7℃测定。

因此，在夏热冬冷地区，由于低温热泵冬季供热时的室外空气温度最低可达-20℃，但现有空气源热泵机组样本(或铭牌)上给出的冬季制热量干球温度7℃，湿球温度6℃。冬季当环境温度低于-10℃，在实际运行时，空气源热泵机组冬季运行制热量存在衰减，引起空气源热泵机组冬季运行制热量衰减现象的原因有两个：

1、当室外温度低于7℃时，一方面室外侧换热器表面结霜会增大换热热阻，减小单位时间内的换热量；另一方面，为了除去盘管上的霜层，机组不得不作周期性的短暂换向运行，由制热工况改为制冷工况。这必然导致机组实际制热运行时间的减少，从而影响向室内提供的热量。这一部分热量衰减得比较有限，大致为5%～7%，而且机组多在空气温度-5～7℃时出现结霜。随着室外温度的降低，由于空气中含湿量的减小，结霜的概率不增反降。

2、简单的说，由于室外温度的降低，空气源热泵热水机组工作时吸取的是室外空气中的热量，提升后把它传递给用户侧的水，显而易见，气温越低，越不容易吸取和提升，效率就越低。直接导致热泵机组制热量的降低。

如何确保空气源热泵机组冬季低温下的效率问题：

1、实际上制热量能效比是随干球温度、湿球温度变化的。如果选择空气源热泵机组单台制热量时，应参照当地的冬季气象资料，查当地冬季空调室外计算干球温度相适应制热量，并计算出能效比，避免由于冬季低温下的效率达不到制热量效果。

2、空气源热泵结霜、化霜问题的研究。由于空气源热泵冬季采用空气作为热源，所以，随着室外温度的降低，其蒸发温度也随之降低，蒸发器表面温度随之下降，甚至低于0℃。此时，当室外空气在流经蒸发器被冷却时，其所含的水分就会析出并依附于蒸发器表面形成霜层，结霜对热泵是极其不利的。随着霜层的形成，蒸发器传热热阻增加，蒸发温度下降，机组的性能下降，工况恶化，制热量也将下降，这将严重影响压缩机以及热泵整体的性能，同时，除霜带来的额外费用还将降低空气源热泵的经济性，这也就是为什么空气源热泵在寒冷、潮湿地区的应用受到限制的原因。所以说，除霜机理、化霜方法一直是空气源热泵研究与应用中要解决的重点与难点。

另外，如何对机组本身进行优化设计，减少结霜，如何采用更好的除霜方式来提高空气源热泵的运行效率，节约机组的费用，这些都仍值得探讨。