1 引言
随着社会的发展及生活水平的提高，人们对于生活品质、生活环境的要求也越来越高，尤其追求更加舒适的居住环境，从而对供冷、供热、热水的要求也越来越高。而空气源热泵通过消耗少量的电力，利用逆卡诺循环的原理，从低温环境中吸收热量，然后释放到高温环境中。其以安装维护简单，结构简单，高能效比以及安全环保等优点被大力推广和研究，被各地政府组织纳入绿环保建筑节能产品清单，并被大量应用于住宅、商用建筑、酒店、农业烘干等领域。尽管常规空气源热泵机组能够满足供冷、供热以及热水的需求，然而常规定速空气源热泵机组不能及时准确地跟随建筑负荷的变化。如在冬季采暖时，在室外环境温度高时，建筑负荷降低，而热泵机组的制热量输出增大。室外环境温度低时，建筑负荷增大，热泵机组的制热量输出减小【5】，导致热泵机组综合使用能耗偏高，同时用户体验也欠佳。
针对普通热泵这些不足，人们普遍认为变频喷气增焓空气源热泵是较好的解决方案，并对此进行大力研究。其中苏梅研究了在补气增焓系统中多种补气量控制方式，其中以补气过热度为控制目标的控制方式制冷量最大，可比其他的方式高10%以上【1】。李艳也对单级空气源热泵机组以及补气增焓系统进行了仿真模拟计算，得出不同蒸发温度下有不同的最佳压力值【2】。席战利也在空调中应用补气增焓技术使空调机组制热量
R410a变频喷气增焓空气源热泵机组
性能研究
刘杨
（广东芬尼能源技术有限公司)
摘要：介绍了以R410a为工质的变频喷气增焓空气源热泵机组，分析了增焓回路流量占比对热泵性能的影响，并搭建实验台进行实验研究。结果表明，在一定压缩机频率下，变频喷气增焓空气源热泵机组存在最佳的增焓回路流量占比使得系统的制热量或COP最佳。
关键词：喷气增焓；流量占比；空气源热泵；性能；
The performance research of R410a variable speed air source heat pump with enhanced vapor injection
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Yang Liu  Yong Li
(GuangDong PHNIX Energy Technology LTD.)
ABSTRACT  Introduced the R410a variable speed air source heat pump with enhanced vapor injecti
on, analyzed the influence of the injection refrigerant circuit flow rate on the performance of the heat pump, and set up an experimental bench for experimental research. The results show that, at a certain compressor speed,the variable speed air source heat pump unit with enhanced vapor injection has an optimal injection refrigerant circuit flow rate ratio to make the system’s heating capacity or COP the best.
KEY WORDS    enhanced vapor injection(EVI);Flow ratio;air source heat pump; performance;
在原基础上提高了10%-100%【3】。贾庆磊也对中间
补气的滚动转子压缩机系统进行了研究，得出中间补气
开启时额定制冷和中间制冷的工况下，能效比分别提高
8.05%和13.67%，在低温制热工况下，制热量提高大
于12%【4】。而在变频喷气增焓空气源热泵的实际开
发过程中，增焓回路流量占比的调节是个较大的技术难
点，如何分配主路与增焓回路之间的流量是非常重要的，
故本文对此进行研究。
2系统原理
喷气增焓热泵系统原理如图1所示。从压缩机排出
的高温高压过热气体进入冷凝器换热后再经过经济器分
成两个支路，一路为增焓回路，其在经济器中与冷凝后
的过冷液体换热后进入压机，同时主回路制冷剂进一步
过冷；另一支路是主循环回路，进一步过冷后的液体经
过主节流阀后，进入蒸发器中蒸发，然后进入压缩机，
其经过压缩机转子腔的第一步压缩后，混合增焓回路的
制冷剂气体再进行完整压缩，再由压缩机排出，如此整
个喷气增焓热泵循环完成。其压焓图如图2所示。
图 1喷气增焓系统原理图
图 2 喷气增焓压焓图
wlan无线上网密码3 理论分析
制冷剂为410a，假设工质为理想可压缩气体，主路
吸气过热度为3度，增焓回路经济器出口过热度为3度，
假设增焓回路和主回路流量的分配占比不影响蒸发温度
和冷凝温度。根据压焓图（图2）中各点对应的焓为 ,
主回路冷媒流量为，增焓回路冷媒流量为m2.
q c=m（h1-h3），q e：单位制热量
q ec=m2（h9-h8）=m（h3-h4），q ec：经济器的换
热量
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m=m1+m2，m ：总质量流量
p c/p m=p m/p c ，p m：喷气中间压力
w=w1+w2，w n ：各回路的压缩功率
w1=m1（h10-h1）
我的世界皮肤怎么换w2=m（h1-h9）
cop=q c/（w1+w2）=m（h1-h3）/[m（h1-h9）+m1田朴珺年龄
（h10-h7）]，
a=m2/m，a：增焓回路流量占比。
经过迭代计算，结果如图3：
随着增焓回路流量占比的增大，单位制热量和COP
都是呈现先增大后减小的峰值现象。
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图 3 增焓回路流量占比影响理论分析
4实验系统
4.1测试原理
在焓差实验室中进行实验，该实验室主要由测试室，
测控以及数据采集系统组成。测控系统通过干湿球的温
度控制测试室温度的高低。测试系统对空气源热泵机组
的制热量测量采用液体载冷剂（水）法进行测量。在机
组的循环水管上安装铂电阻、循环水泵和流量计，通过流量和进出水的温差来确定制热量；通过功率
计测得被测机组的消耗功率；机组的温度、压力等参数通过数据采集仪采集并且传送到计算机，由计算机自动计算出测试条件下的被测试机组的制热量以及能效比。机组在温度运行后才开始采集数据，每个测试工况进行5次实验，然后取平均值作为实验值。
4.2测试方法
实验工况为标准工况：干球温度为-12℃，湿球温度-14℃，出水温度41℃，流量0.172m³/(h.kW)。实验时，通过调节两个电子膨胀阀的开度来模拟不同的增焓回路流量占比，具体按照如下实验方案进行实验并记录数据。
表1 实验方案
4 实验结果与分析
图4表示在某压缩机频率下，低温空气源热泵机组的实际制热量和COP随增焓回路流量占比的变化关系。可以看到，随着焓回路流量占比的增大，制热量和COP 都是先迅速增大，达到峰值后再逐渐减小，且最大制热量和COP对应的增焓回路流量比也略有不同。具体来看，制热量在增焓流量占比为0.15的时候达到最大值18188w，与不开增焓相比制热量提升29.5%。COP在
增焓流量占比为0.12的时候提前达到峰值3.42，与不
开增焓相比提升11%。这是因为，初始阶段随着增焓回路流量的增大，套管换热器中制冷剂的流量变大，冷凝侧的过冷度变大，同时功率也相应增加。制热量的增大幅度大于功率的增大幅度，故制热量和COP均较大幅
度增长。当增焓回路流量进一步增大时，蒸发侧的流量相应减少，蒸发侧换热量减小进而导致制热量较峰值有所降低。与此同时，整机功率却进一步增大，导致COP 的衰减速度也要大于制热量的衰减速度。
另外需要指出的是，受选用电子膨胀阀硬件规格的限制，本实验增焓回路流量占比最高模拟到0.31，从整个过程来看，开增焓后，机组的制热量和COP较不开
增焓均有提升，只是增焓回路流量占比不同，制热量和COP提升的幅度也不一样。
图4 增焓回路流量占比实验结果
由图5和图6可知，当压机频率改变，该结论依然成立，随着增焓回路流量占比的变化仍然存在对应的较佳制热量和COP。同时可以看出，当压机频率改变，其最佳能力和最佳COP对应的增焓回路流量占比也略有
变化，并非固定不变。
图 5 不同压机频率增焓回路流量占比与制热量的关系
图 6 不同压机频率增焓回路流量占比与COP的关系
以上实验结果与理论计算结果基本一致。尽管理论计算时，完全假定了系统的蒸发和冷凝条件是固定的，蒸发、冷凝以及经济器的换热面积在任何条件下都是符合理论的，对增焓回路流量的调节不影响系统的蒸发冷凝温度。实际实验机组的蒸发器、冷凝器、经济器面积尽管是固定的，但其选型都留有一定的裕量，因此从实