热源塔热泵系统相变潜热的应用研究

摘要

空气源热泵冬季制热的热源是室外湿空气,室外湿空气由干空气和水蒸汽两部分组成,因此湿空气流经室外换热器表面的热交换过程可以分为两部分来研究,一部分是干空气的放热降温过程,热交换前后都是气态;另一部分是水蒸汽放热降温过程,随着换热器表面温度的不同,水蒸汽降温放热过程中往往伴随着相变发生。而传统的空气源热泵并没有充分地利用后者的相变潜热,且一般认为凝结水珠或水膜附着在换热器表面,影响换热效果,也减小了肋片间距,增加了空气流通阻力,减小了空气流通量,因此以往的空气源热泵设计一般希望室外侧换热器偏向于干工况运行。但对于长江以南冬季低温高湿地区,想维持这一工况运行有一定的难度。针对此区域冬季这一问题,以及推迟室外侧翅片表面结霜时间为目的,开发出了一套名为热源塔热泵的新型热泵系统。本文选择此区域中的几座典型城市(重庆、长沙、南昌、南京和杭州),根据各自相应的典型气象年数据,在冬季工况,通过对热源塔内管翅式换热器在含湿工况下的热工计算,分析将湿空气中水蒸气的相变潜热用于空调方式采暖的热源是否有意义,以及针对其开发出的热源塔热泵系统,评价其是否有一定的经济效益和环境效益。