空气源热泵作为热泵技术的一种,有着使用成本低、易操作、采暖效果好、安全、干净等多种优势。传统空气源热泵机组的EER在制冷工况的高温工作段下降明显,在制热工况的低温高湿工作段又由于室外机结霜导致COP显著下降。本文针对以上不足提出了一种空气能高效利用的新型热泵系统。1.本文根据Poppe模型提出了适用于填料式直接蒸发冷却的错流水-空气传热传质理论模型,并建立了一套直接蒸发式换热器-热泵系统来检验该模型的准确性。实验所得数据与理论数据吻合较好,各测试点温度的相对误差均低于20%。利用该模型计算系统在不同天气条件下的性能参数,以ε-NTU为理论基础对换热器填料段进行分层强化传热研究,结果表明,此种改进可以将系统的集热能力提高30%。2.本文设计了新型湿式间接蒸发式换热器-热泵系统,给出了该换热器的详细设计过程与结构参数并通过上述模型验证了该系统的可操作性。分别在制冷工况和制热工况下测试该热泵系统的性能,得到该系统在不同工况下EER/COP与进口空气温度和四种不同进口空气相对湿度下的关系曲线。实验表明,新式热泵系统在制冷工况下的最佳喷淋溶液-进口空气流量组合为2L/min,8000m3/h,随着空气相对湿度的降低,系统EER逐渐升高;制热工况下最佳喷淋溶液-进口空气流量组合为1L/min,10000m3/h,随着空气相对湿度的升高,系统COP逐渐升高。该新型换热器在制冷工况下的高温工段和制热工况下的易结霜工段运行良好。将该新型湿式间接蒸发式换热器-热泵系统与普通空气源热泵系统进行固定投资和操作费用的经济性分析,结果表明,新型系统的投资回收期为0.56年。