空氣源熱泵延緩結(jié)霜及除霜方法研究.pdf

1、空氣源熱泵在結(jié)霜區(qū)運行時,室外換熱器壁面存在結(jié)霜現(xiàn)象。霜層的生長導(dǎo)致了機(jī)組供熱性能的下降。為保證空氣源熱泵機(jī)組的高效運行,需要周期性除霜。目前,逆循環(huán)除霜是應(yīng)用最廣泛的除霜方法之一。逆循環(huán)除霜過程中,室外換熱器變?yōu)槔淠?室內(nèi)換熱器變?yōu)檎舭l(fā)器。機(jī)組從室內(nèi)環(huán)境取熱融化霜層,造成了室內(nèi)環(huán)境的惡化。另一方面,為了防止向室內(nèi)吹冷風(fēng),除霜過程中室內(nèi)風(fēng)機(jī)關(guān)閉,除霜能量主要來源于壓縮機(jī)做功和室內(nèi)換熱器盤管蓄熱。因此造成了除霜能量的不足,從而造成較低的

2、吸氣壓力,較長的除霜時間、較低的室內(nèi)環(huán)境溫度。為了改善空氣源熱泵機(jī)組結(jié)霜區(qū)的供熱性能,提高除霜效率,本文在延緩結(jié)霜、過冷蓄能除霜,以及除霜控制方法等方面開展了理論和實驗研究工作。
　　針對不同研究內(nèi)容,在兩個人工模擬環(huán)境小室中設(shè)計并搭建了三套實驗臺。選取了熱泵機(jī)組及數(shù)據(jù)測量和采集系統(tǒng),確定了模擬室內(nèi)外環(huán)境的控制策略,計算了實驗臺誤差。結(jié)果表明所搭建實驗臺的測量誤差在可接受的范圍內(nèi)。
　　在研究空氣源熱泵結(jié)霜機(jī)理和室外換熱器氣

3、流組織對結(jié)霜影響的基礎(chǔ)上,提出了一種延緩空氣源熱泵結(jié)霜的新方法,即通過室外風(fēng)機(jī)換向,在供熱運行時,將室外換熱器由常規(guī)的負(fù)壓區(qū)變?yōu)槲闪髡龎簠^(qū),從而利于霜層脫離室外換熱器壁面,并達(dá)到延緩結(jié)霜的目的。通過改變室外換熱器風(fēng)向及風(fēng)量,對新型延緩結(jié)霜方法進(jìn)行了實驗研究,分析了其延緩結(jié)霜效果和機(jī)理,最終驗證了首次提出的延緩空氣源熱泵結(jié)霜新方法的可行性和可靠性。
　　為了縮短除霜時間,減少除霜能耗,提高除霜效率,在室內(nèi)風(fēng)機(jī)開啟狀態(tài)下,對空氣源熱泵

4、單個逆循環(huán)除霜過程中除霜能量的來源和能耗分配進(jìn)行實驗研究。分析了除霜能量的來源及各自的份額,研究了除霜能耗的用途及各自分配,計算了系統(tǒng)的除霜效率,提出了提供充足除霜能量,減少除霜能耗和提高除霜效率的方法,為進(jìn)一步改善空氣源熱泵逆循環(huán)除霜過程中的系統(tǒng)性能提供支持。
　　為了提供充足的除霜能量,提出了空氣源熱泵過冷蓄能除霜新系統(tǒng),分析了過冷蓄能除霜系統(tǒng)的系統(tǒng)原理,針對該系統(tǒng)的全新關(guān)鍵部件相變蓄熱器,采用表冷器中肋片效率的思想,計算了相

5、變過程中的肋片效率,建立了有翅片和無翅片情況下相變蓄熱器模型,模擬分析了使用有機(jī)和無機(jī)兩種相變材料時,相變蓄熱器的蓄熱和釋熱特性,為其結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
　　針對提出的過冷蓄能除霜系統(tǒng),設(shè)計了相變蓄熱器,選取和測試了相變材料,實驗研究了系統(tǒng)在過冷蓄能和蓄能除霜過程中的系統(tǒng)特性,結(jié)果表明:該過冷蓄能除霜新系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了節(jié)流前制冷劑過冷,保證了系統(tǒng)的安全運行,同時為除霜提供了充足熱量,有效地縮短除霜時間,很好地改善除霜時室

6、內(nèi)供熱環(huán)境,提高熱舒適性。
　　提出了一種基于最小穩(wěn)定過熱度的空氣源熱泵除霜控制新方法。實驗研究了以毛細(xì)管為節(jié)流機(jī)構(gòu),采用定時除霜方法時熱泵機(jī)組結(jié)霜過程中的系統(tǒng)性能,分析了室外換熱器出口制冷劑過熱度變化,提出了基于最小穩(wěn)定過熱度的除霜控制方法。另外,在以固定開度電子膨脹閥作為節(jié)流機(jī)構(gòu),采用定時除霜方法的熱泵機(jī)組上開展了結(jié)霜過程系統(tǒng)性能實驗,并驗證了新型除霜控制方法的科學(xué)性和合理性,提出了采用新型除霜控制方法的后續(xù)研究工作,為實現(xiàn)按