空氣源熱泵延緩結霜及除霜方法研究.pdf

1、空氣源熱泵在結霜區(qū)運行時,室外換熱器壁面存在結霜現(xiàn)象。霜層的生長導致了機組供熱性能的下降。為保證空氣源熱泵機組的高效運行,需要周期性除霜。目前,逆循環(huán)除霜是應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?室內換熱器變?yōu)檎舭l(fā)器。機組從室內環(huán)境取熱融化霜層,造成了室內環(huán)境的惡化。另一方面,為了防止向室內吹冷風,除霜過程中室內風機關閉,除霜能量主要來源于壓縮機做功和室內換熱器盤管蓄熱。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、較低的室內環(huán)境溫度。為了改善空氣源熱泵機組結霜區(qū)的供熱性能,提高除霜效率,本文在延緩結霜、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。
　　針對不同研究內容,在兩個人工模擬環(huán)境小室中設計并搭建了三套實驗臺。選取了熱泵機組及數(shù)據(jù)測量和采集系統(tǒng),確定了模擬室內外環(huán)境的控制策略,計算了實驗臺誤差。結果表明所搭建實驗臺的測量誤差在可接受的范圍內。
　　在研究空氣源熱泵結霜機理和室外換熱器氣

3、流組織對結霜影響的基礎上,提出了一種延緩空氣源熱泵結霜的新方法,即通過室外風機換向,在供熱運行時,將室外換熱器由常規(guī)的負壓區(qū)變?yōu)槲闪髡龎簠^(qū),從而利于霜層脫離室外換熱器壁面,并達到延緩結霜的目的。通過改變室外換熱器風向及風量,對新型延緩結霜方法進行了實驗研究,分析了其延緩結霜效果和機理,最終驗證了首次提出的延緩空氣源熱泵結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,在室內風機開啟狀態(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和無機兩種相變材料時,相變蓄熱器的蓄熱和釋熱特性,為其結構形式的優(yōu)化設計奠定了基礎。
　　針對提出的過冷蓄能除霜系統(tǒng),設計了相變蓄熱器,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。實驗研究了以毛細管為節(jié)流機構,采用定時除霜方法時熱泵機組結霜過程中的系統(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)流機構,采用定時除霜方法的熱泵機組上開展了結霜過程系統(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