空氣源熱泵熱水器中R417A的應(yīng)用及電子膨脹閥控制特性研究.pdf

1、近年來，日趨嚴(yán)重的臭氧層破壞，全球變暖等環(huán)境問題使得空調(diào)領(lǐng)域向高效、節(jié)能、環(huán)保的制冷技術(shù)不斷進(jìn)步。本課題研究的來源——國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）研究的是基于熱泵的環(huán)保節(jié)能型家庭能源中心。863計劃有多個創(chuàng)新點，本課題主要研究其中的兩個：環(huán)保工質(zhì)R417A在空氣源熱泵熱水器中的應(yīng)用及電子膨脹閥的控制特性研究。 R22是空氣源熱泵熱水器中廣泛使用的一種制冷劑，但是它的排放會引起溫室效應(yīng)和破壞臭氧層。目前，“節(jié)能、環(huán)?！痹絹?/p>

2、越受到廣大科研工作者的重視，空氣源熱泵熱水器作為一種節(jié)能產(chǎn)品，如果繼續(xù)使用R22作為制冷劑就有悖于“環(huán)?！保虼思哟髮22的替代制冷劑的研究和使用，是十分必要的。本文首先根據(jù)上海常年氣溫選取計算參數(shù)對四種制冷劑在夏季、過度季節(jié)和冬季三種不同工況下進(jìn)行了理論計算，并對計算結(jié)果進(jìn)行了分析，確定選用R417A。對R417A在空氣源熱泵熱水器中的性能與R22進(jìn)行了對比實驗，測試了不同環(huán)境溫度下的COP、功率、冷凝壓力和壓縮機(jī)排氣溫度等參數(shù)的變

3、化。結(jié)果表明，在空氣源熱泵熱水器中，R417A的COP與R22比較接近；排氣溫度比R22低，系統(tǒng)更加安全；冷凝壓力也比R22低，說明在同樣的冷凝壓力下能夠得到溫度更高的熱水；而且更加環(huán)保，比R22更加適合在空氣源熱泵熱水器中使用。 在制冷系統(tǒng)中，膨脹機(jī)構(gòu)使制冷劑節(jié)流后降低溫度和壓力，此外還起到調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量的作用。常用的膨脹機(jī)構(gòu)有毛細(xì)管、熱力膨脹閥和電子膨脹閥。毛細(xì)管只能對流量做微小的調(diào)節(jié)，熱力膨脹閥的感溫包有明顯的

4、延遲特性。而電子膨脹閥的最大特點就是流量調(diào)節(jié)的及時性，其響應(yīng)壓縮機(jī)排量改變是及時的，故近年來用于調(diào)節(jié)制冷劑流量的電子膨脹閥得以成功使用在各類制冷系統(tǒng)中。 本文根據(jù)PID算法原理設(shè)計了電子膨脹閥的控制測試系統(tǒng)?？刂茰y試系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。電子膨脹閥控制測試的硬件系統(tǒng)主要由電子膨脹閥驅(qū)動模塊、溫度采集模塊、脈沖發(fā)送模塊和熱電偶等組成。軟件系統(tǒng)由電子膨脹閥的控制算法及計算控制機(jī)界面組成。電子膨脹閥在空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)的控制特

5、性實驗分為兩部分：電子膨脹閥不同開度下的實驗和電子膨脹閥在空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)中對PID控制算法的響應(yīng)特性實驗。實驗取得了良好的控制效果，極好地解決了系統(tǒng)的適應(yīng)性和系統(tǒng)運行的節(jié)能性。實驗從實踐應(yīng)用的角度證明了電子膨脹閥在空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)中使用的優(yōu)越性，它不僅克服了熱力膨脹閥所帶來的蒸發(fā)器過熱度振蕩問題，而且可以通過計算機(jī)對其進(jìn)行無級調(diào)節(jié)、實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。在制冷系統(tǒng)面向節(jié)能與機(jī)電一體化方向發(fā)展的新趨勢下，電子膨脹閥必將取代熱力膨脹閥成為