空气源热泵除霜性能的实验研究
低温与超导第36卷 第6期制冷技术
Refrigerati on Cryo .&Supercond .Vol .36 No .6
收稿日期:2008-03-11
作者简介:张哲(1975-),男,博士,副教授,主要从事热泵蒸发器结霜方面的研究。
空气源热泵除霜性能的实验研究
张哲,田津津
(天津商业大学天津市制冷技术重点实验室,天津300134)
摘要:空气源热泵目前应用十分广泛,但是冬季热泵翅片管式蒸发器表面结霜会对其性能造成很大危害。因此除霜性能是影响热泵整体性能的重要因素之一。为了解决热泵除霜问题,实验测量了风冷热泵除霜的性能,研究了热泵除霜时各主要部件的性能变化,研究结论对热泵系统除霜研究具有重要的参考价值。
关键词:热泵;除霜;蒸发器
Exper i m en t a l study on the defrosti n g perfor mance of a i r -source hea t pu m p
Zhang Zhe,Tian J injin
(Tianjin Key Laborat ory of Refrigerati on Technol ogy,Tianjin University of Commerce,Tianjin 300134,China )
Abstract:A ir -s ource heat pu mp becomes increasingly popular .However,the fr osting on finned -tube evaporat or surface in winter may adversely affect the perf or mance of heat hu mp.The defr osting perf or mance is an i m portant fact or that influences the heat pu mp perf or mance .The defr osting perfor mance was experi m entally studied f or the defr osting p r oblem of air -s ource heat pu mp s .The perf or mances of main parts of heat pu mp were researched under defr osting conditi ons .The conclusi on is of great sig 2nificance on the defr osting research of heat pu mp in industry .
Keywords:Heat pu mp,Defr osting,Evaporat or
1 前言
我国长江流域及以南地区冬季风冷热泵蒸发
器很容易结霜。霜在换热器表面的沉积增加了制冷剂与空气之间的传热热阻增大,恶化了传热效果;同时,霜层的增长产生的阻塞作用大大增加了空气流过换热器的阻力,造成气流流量下降,风机
功耗增加;使得空气源热泵系统制热量下降[1～2]
,工作状况恶化同时也有可能发生事故。因此有必要对热泵除霜进行仔细的研究。
国内外学者对热泵除霜的研究比较广泛,文献[3]对空气温度和压缩机运行时间结合控制法进行了研究,并以90分钟的温度-时间控制法对热泵的除霜能量、除霜损失、不必要除霜次数和除霜时间进行了测试。文献[4]对不同的控制除霜方法进行了比较,发现按需除霜法比以时间-温度除霜法有更好的热经济效率。文献[5]提出了一种新型的热泵除霜控制方法。其通过测量室内盘管空气进出口的最大温差,并当实际温差与最
大温差之比达到预设定值时开始除霜是最佳进入除霜的时机。文献[6]研究发现可根据空气流量来控制何时除霜最好,当空气流量降低到盘管性能受到较大破坏点之前开始除霜效果最好。另外其通过实验发现,在制冷量相同的前提下,尺寸较大的盘管比尺寸较小的盘管所允许的制冷剂的温度要高,因而在除霜之前运行的时间更长,从而延长了除霜周期。以上对除霜的研究大多集中在结霜的基础上,很少研究热泵除霜时各主要部件的性能变化。
2 实验系统
2.1 试验装置
实验台如图1所示,室内外温湿度用空气处理机组进行调解,其中安装有冷却盘管、加热器和加湿器,用计算机调节加热器和加湿器的功率以控制室内空气稳定在所要求的工况。焓差法空调器性能实验台环境温度的控制范围为-20℃～50℃,控制精度±0.2℃,相对湿度控制范围30%
～90%,控制精度±2%,风量测量装置测量精度为±1.5%,温度测量精度±0.1℃,压力及压差传感器精度0.08%FS,可提供实验所需的稳定工作环境及高精度的数据采集。图2为热泵系统图,热泵为一般家用热泵机组,系统图分为室内和室外部分,并且标明制冷、制热和除霜循环方向。
2.2 实验条件
室外干球温度为2℃,湿球温度为1℃,室内
干球温度为20℃,湿球温度为12℃。2.3 实验内容
实验研究热泵除霜状况时系统的性能。实验参数为管温、吸排气压力、功率和除霜时间
。
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3 实验结果及其分析
图3表示了压缩机吸气压力和排气压力在除
霜过程中随时间变化的情况,当除霜启动后,四通换向阀换向,在0～1分钟的除霜启动阶段内,由于除霜前室内换热器是压力较高的冷凝器,室外换热器是压力较低的蒸发器,除霜时情况恰恰相反,因此可以看到系统内有一个明显的压力平衡过程,而且存在一定的波动,但波动幅度不同。在除霜启动阶段内,排气压力从1.35MPa 左右降低到0.86MPa 左右,而吸气压力从0.43MPa 左右上升到0.63MPa 左右,但是进入融霜阶段后,吸排气压力波动不大
。
图3 除霜过程中吸排气压力变化情况
Fig .3 The sucti on and discharge in the defr osting p r ocess
图4表示的是室外盘管温度在除霜过程中的
变化情况。从图中可以发现盘管温度不断升高,说明室外盘管已经开始进入热蒸气。随着室外盘管温度的变化,盘管上的霜层状态开始发生变化,盘管表面的霜层开始融化。在1-2分钟间温度上升比较迅速,而2-4分钟间盘管温度上升较为平缓,这因为盘管内刚进入热蒸气,温度变化较大,迅速上升,而后盘管表面霜层不断吸收热量,开始融化。4-7分钟间温度又迅速上升,霜层基本已经融化,进入了附着水分的蒸发和干加热过程阶段。从图4还可以发现,在除霜5分钟时盘管温度达到36.7℃,说明霜层已经融化,开始进入排水阶段。因此,热泵除霜应根据蒸发器的温度来决定除霜时间
。
图4 除霜过程中室外盘管温度的变化情况
Fig .4 The heat exchanger te mperature in the defr osting
p r ocess
图5表示的是热泵在除霜过程中功耗的变化情况,从图中可以看到除霜所消耗的功率在不同的除霜阶段也发生不同的变化。除霜功率消耗在启动阶段先有下降的趋势,而后不断上升
。
图5 除霜过程中热泵功耗的变化情况
Fig .5 The heat pu mp power in the defr osting p r ocess
4 结论
实验研究了风冷热泵在除霜过程中,热泵系统
的各个部件的参数,研究发现热泵在除霜启动时刻吸排气压力存在较为明显的波动,并且具有一定的平衡阶段。在除霜过程中热泵室外侧盘管温度在不同的阶段具有不同的特性。除霜应根据盘管温度来进行时间设定。提高风冷热泵除霜效率的关键问题是了解热泵蒸发器除霜特性,本文研究结论对热泵系统设计与开发具有重要现实意义。
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第6期
参考文献
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(上接第32页)
随移能电阻增大而降低。由表可知计算值符合热点温度变化规律,并且计算结果优于Quench程序。由于计算模型假定超导体的发热全部沉淀在导体中,导致温度升高,所以计算结果高于实验值。3.3 移能电阻计算
根据公式,利用实验采集的数据,对外接移能电阻进行计算,所得结果与实验前的测量值进行了比较,见表6。
表6 移能电阻计算结果
Tab.6 Values of du mp resist or
实验次数第一次第二次第三次
测量值0.5Ω1.0Ω2.8Ω
计算值0.5Ω1.0Ω2.3Ω
由表可知,在实验前移能电阻的测量有少许的误差。
4 结论
通过对GSI收集环二极磁体的加热器阻值的计算,可以为实验提供理论依据,选择合适的加热器,不会损坏磁体并且能够保证测量结果的准确性。通过对磁体热点温度的计算,可知磁体最高温升不会太高,即使失超对整个磁体也不会有更大的影响。但是由于整个计算过程假设局部绝热,计算结果与实际情况有偏差,要修正计算结果,需要对实验过程进行更细致的分析,这会在以后的工作中进行。
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第6期 制冷技术 Refrigerati on
空气能热泵4种除霜模式
一个设计良好的热泵系统，关键有四点，一是减少结霜的频率，也就是说，尽量让系统的无霜工作时间加长，二是准确的化霜进入点，三是化霜的速度，四是退出化霜的准确度。那么热泵化霜的几种模式您了解多少呢？ 1）热气旁通化霜 热气旁通化霜就是压缩机排气通过电磁阀切换至室外管翅式蒸发器的管道里来化霜。由于没有外部热源，其热量全部来自压缩机停机前的一些能量和压缩机本身的电机运转发出的热量。该热量是有限的。碰上环境温度降低且结霜较厚时，有化霜不净的风险，而且除霜时间过长会导致压缩机液击现象。其最大的优点是系统简单，同时，由于避免了四通阀的泄露，提高了机组的能效比。 2）四通阀换向化霜 四通换向阀化霜是系统采用四通阀换向的功能，使蒸发器和冷凝器调换，这样，系统就可以从热水中吸收热量，连同压缩机的输入功率，一起用于蒸发器的化霜。其优点是化霜速度快，化霜干净。缺点是由于四通阀的有少量的泄露，会降低机组的的能效，当然影响取决于四通阀的质量，一般影响是很小的；另外就是由于要从热水中吸收热量，会对水箱的温度有一定影响，但其影响是有限的。比如对于一个5吨的热水，13P的热水机要化霜，一般情况下化霜的时间为5分钟以内，需要吸收的热量约为3kWh，相当于5吨的水降温0.5度左右。这是可以接收的。 3）电加热化霜 电加热化霜主要应用在冷库的应用。一般在热泵应 用较少。原有用热泵做辅助加热的，以减少对水箱 温度的影响。但由于电加热的功率有限，即使是辅 助电加热，其所起的作用也是有限的。由于输入功 率的限制，采用电加热化霜的时间都会很长，化霜 的时间越长，能耗就越大。所以，一般很少热泵采 用电加热来化霜。 4）自然停机化霜 自然停机化霜主要应用在0度以上的环境温度下的 热泵的应用。其优点是系统简单可靠，缺点是化霜 速度慢，尤其是霜层较厚时。一般应用在高温热泵 上
空气源热泵除霜研究
第25卷第4期 刘 康，等：空气源热泵除霜研究 ·421· 文章编号：1671-6612（2011）04-421-04 空气源热泵除霜研究 刘 康 吕 静 （上海理工大学环境与建筑学院 上海 200093） 【摘 要】 空气源热泵的结霜问题已经成为影响空气源热泵机组可靠性的关键，提出了解决问题的三个方法： 延缓结霜、除霜方法改进和除霜控制技术。增加风量、改进换热器形式等可以有效延缓结霜，并降低结霜的程度；采用蓄能除霜法可以减少除霜时间，室内恢复供热更快；模糊控制等控制方式可以使除霜更加智能化，从而达到良好的除霜效果。 【关键词】 空气源热泵；延缓结霜；除霜 中图分类号 TB61 文献标识码 A Study of Air-source Heat Pump Defrosting Liu Kang Lv Jing ( School of Environment and Architecture,University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai, 200093 ) 【Abstract 】 Air source heat pump frost has become the key of air-source heat pump. There are three ways to solve the problems. First, we can delay frost. Second, we can improve the methods of defrosting. Finally, we can use a better defrosting control. Increasing ventilation and changing the form of heat exchangers can effectively slow down the process of frosting. Energy storage defrosting can reduce the defrost time and make the heating recovery faster. Fuzzy control method makes the control of defrosting more intelligent, so as to achieve a good result. 【Keywords 】 air-source heat pump; Delaying Frost; Defrosting 作者简介：刘康（1987-），男，在读硕士。 收稿日期：2010-10-26 0 引言 空气源热泵利用空气做低温热源，不需要水系 统，安装灵活，空气源热泵机组规格齐全，能够满足不同用户的需求，在中小型建筑中得到广泛的应用。但是，空气源热泵也存在着低温环境下制热量衰减和结霜问题。 当室外换热器表面温度低于0℃且低于空气的露点温度时，空气中的水蒸气就在换热器表面凝结成霜。结霜不仅增大了空气的流动阻力，还降低了热泵的制热能力，结霜严重时还会使机组停机。除霜时，需要消耗大量的热量，且影响供热，及机组的稳定运行。 结霜问题成为影响空气源热泵机组使用稳定性的主要影响因素。20世纪50年代以来，国内外学者在结霜的机理及霜层的增长、翅片管换热器的结霜问题、热泵机组的除霜及其控制方法等方面做了大量的研究工作。通过研究人员对霜层的理论研究得到了霜层内部密度、温度、热导率分布情况，为除霜的其他方面研究奠定了理论基础。 近年来的除霜研究主要集中在三个方面：延缓结霜技术、除霜方法改进和除霜控制技术。这三个方面既可以独立做研究又对机组的性能共同起作用，在实际应用中可以采用新型的换热器形式及涂层延缓结霜，应用改进的除霜方法和新的优化的控制技术，使得空气源热泵的整体性能有一个较大的提高。 1 延缓结霜技术 对换热器的结霜研究表明，影响换热器上霜层形成速度的主要因素空气参数、换热器结构、空气 第25卷第4期 2011年8月 制冷与空调 Refrigeration and Air Conditioning V ol.25 No.4 Aug. 2011.421～424
空气源热泵常见问题与维修
空气源热泵常见问题与维修 1、了解排查故障 （1）通过电话沟通或现场实地查看了解机组运行状况，故障情况，故障代码； （2）通过查询故障代码初步判断故障原因； （3）结合故障代码及维修经验查找故障并更换故障配件； （4）调试运行机组。 2、空气源热泵机组压缩机故障分析 （1）前言 空气源热泵机组因其自带冷热源，安装方便等特点，近几年受到广泛应用;但由于受空调负荷及外界环境的影响，工作范围波动较大，机组在非标准工况下运行时间较长，在一些较恶劣的工况下，机组出现了一些压缩机的故障问题。本文就空气源热泵机组在实际运行中出现的一些压缩机故障问题进行了详细分析，并提出了相应的改进措施。 （2）故障分析 空气源热泵机组采用的压缩机型式种类较多，以全封闭活塞式压缩机为常见，而全封闭活塞压缩机的故障问题，大都发生在冬季进行制热运行时。通过对一些故障压缩机解剖的故障情况观察，压缩机的
故障大致分为三类: 1)压缩机吸排气阀片破裂 现象:压缩机油位正常，压缩机的轴承、曲轴、连杆完好，吸排气阀片破裂。 2)压缩机堵转(此类故障较多) 现象:压缩机冷冻油为黑色、上下轴承套脱落或磨损、连杆断裂、曲轴与轴承的摩擦面及曲轴与连杆的摩擦面有拉毛痕迹、电机转子上有磨损痕迹，吸排气阀片完好。 3)压缩机电机烧毁 现象:压缩机对地绝缘为0，压缩机的轴承、曲轴、连杆完好。 （3）原因分析 下面就以上三类故障进行详细分析: 1)压缩机吸排气阀破裂 从故障现象可以看出，造成压缩机吸排气阀破裂的主要原因是机组水侧系统破裂，水进人压缩机，形成液击而导致阀片打坏。 水侧系统破裂主要情况:机组在制冷运行时，水系统发生断流现象，由于有些用户私自将流量开关短接，机组不能进行保护动作，水侧热交换器(特别是满液式热交换器)内部水结冰而导致换热铜管冻裂，以致水氟互混，水进入压缩机形成液击造成损坏。 2)压缩机堵转 从此类故障压缩机的解剖现象看，压缩机内部并不缺油，抱轴堵
空气源热泵除霜方法和除霜技术
空气源热泵除霜方法和除霜技术 空气源热泵因具有获取能源方便、性能稳定、安装使用便捷等诸多优 点而得到广泛使用，如家用空调和热泵热水器等。空气源热泵系统冬季运 行时，受环境空气温湿度的影响，室外换热器表面会结霜，不断积聚的霜 层会阻碍盘管间的空气流动，削弱换热性能，进而导致系统性能系数( COP) 和制热量减小。那么，该如何解决空气源热泵的结霜、化霜问题？ 空气源热泵系统结霜问题 为保障空气源热泵系统的冬季运行效率，尤其房间空调器的舒适性与稳定性，需要采用适当的方法抑制换热器表面结霜，或进行周期性除霜。空气源热泵系统室外换热器表面结霜需同时满足两个条件: 1) 换热器表面温度低于0 ℃; 2) 换热器表面温度低于环境空气的露点温度。室外换热器表面温度取决于环境温度影响下的制冷剂蒸发温度，而空气的露点温度则受相对湿度的影响，所以空气温、湿度成为热泵系统室外换热器表面结霜与否的主要判断依据。 研究表明: 空气温度为－5 ～ 5 ℃，相对湿度＞70%的气候条件下，室外换热器表面最易结霜; 当空气温度＜－5 ℃时，即使相对湿度很高，空气中的含湿量也仅为2～3 g/( kg 干空气) ，不会导致严重结霜。 也有研究指出: 可能结霜的气象参数范围为－12.8 ℃≤环境温度≤5. 8 ℃，相对湿度≥67%，空气温度＞5. 8℃时，可不考虑结霜对热泵的影响;
空气温度＜5. 8℃，但相对湿度＜67%时，由于空气露点温度＜室外换热器表面温度，不会发生结霜; 当湿球温度＜－12.8 ℃时，由于空气含湿量过小，也不会发生结霜现象。 当结霜条件得到满足，会经过: 冷凝水滴、冰层、霜晶、霜枝、霜层的结霜过程，随着热泵系统的运行，霜层厚度也随之增长。 为解决室外机结霜问题，常用的除霜方法有：1）逆循环除霜法，2）热气旁通除霜法，3）加热除霜法，4）相变蓄能除霜法。 空气源热泵除霜方法 1、逆循环除霜法 逆循环除霜法也叫换向除霜法，是目前国内家用空调在系统上普遍采用的一种除霜方式，其基本原理是通过四通换向阀换向，从室内机吸热，把热量输送到室外机融霜。 主要实现方式为：空调器制热运行→判断需要除霜→压缩机停→四通阀换向→压缩机开→除霜完成→压缩机停→四通阀换向→压缩机开→正常制热。 这种除霜方式不增加空调器成本，实现起来最简单，所以得到广泛应用。换向除霜法主要存在下列缺点：1）除霜时房间的舒适性差，2）除霜时间长，3）系统运行可靠性差。 2、热气旁通除霜法 热气旁通除霜法也叫显热除霜法，是一种比较普遍的除霜方式，通过从压缩机排气口引出一支旁通回路将压缩机排气引到室外换热器内实现除霜。 热气旁通除霜的实现方式为：空调器制热运行→判断需要除霜→室内风机超低速运转→二通阀1、2开→电子膨胀阀开大→除霜完成→正常制热。
空气源热泵冬季结霜条件与除霜方法
空气源热泵冬季结霜条件与除霜方法 当空气源热泵机组在正常工况下运行时，蒸发器从周围空气中吸收热量，导致蒸发器翅片表面温度降低。随着循环的进行，蒸发器翅片表面温度继续降低，直至低于周围空气的露点温度时，空气中的水蒸汽便在翅片表面结露，若翅片温度低于0℃，其表面会出现结霜现象。 随着循环的继续进行，霜层会进一步加厚，逐渐覆盖整个蒸发器。霜层的出现增大了空气和工质之间的换热热阻，严重阻碍了蒸发器的换热性能。不仅如此，霜层的增厚还加大了空气流过翅片的阻力，降低了空气流量，导致蒸发器性能衰减。这些问题都将导致热泵产品不能正常工作甚至损坏。因此，采用合理有效的除霜方法显得尤为重要。 1、热电除霜 通过在换热器上安装适当功率的电阻，当蒸发器上霜层积累到一定程度时，开关开启，电阻丝通电发热融霜。这一方法简单易行，但从节能角度来看不可取。 2、逆循环除霜 一种是在蒸发器盘管上安装温度传感器，通过检测室外盘管温度来判断是否结霜。另一种是通过检测冷凝器盘管温度与室温(或水温)的差值来判断室外蒸发器是否结霜，即当蒸发器结霜后，其换热效率降低，导致冷凝器的换热量下降，盘管温度下降，当检测到冷凝器盘管温度与室温(或水温)的差值低于一定值时，可以判断室外换热器结霜较严重。
除霜时启动换向除霜程序，四通换向阀动作，改变制冷剂的流向，让机组由制热运行状态转为制冷运行状态，压缩机排出的高温气体通过四通阀切换至室外换热器中进行融霜，当室外盘管温度上升到某一温度值时，结束除霜。 3、制冷剂过冷放热除霜 该方法是将冷凝器出来的制冷剂过冷后节流，再进入蒸发器以融化蒸发器上的霜层。 在制热工况的除霜状态下，4个电磁阀只打开一个，由冷凝器出来的液态制冷剂，从打开的电磁阀进入翅片换热器进行过冷放热除霜，再进入与打开电磁阀所对应的气液分离器。从气液分离器出液口出来的制冷剂进入集液管，再经节流阀进入分配器，经过单向阀进入余下的3个管路进入蒸发器蒸发，气态制冷剂进入对应的气液分离器，然后从出气口汇集到集气管再经斯通换向阀进入压缩机，完成循环。通过设置在微霜时就将霜除掉，从而使机组在无霜状态下运行。 4、风机反转法除霜 该方法是在换向除霜的基础上改进而来，即在除霜过程中启用风扇反转，使其按反方向送风，强制空气由非结霜侧进入风侧换热器并向结霜侧流动，将被加热的空气吹向霜层而除霜。这种除霜方式充分利用了风侧换热器的热量，依靠对流、导热、辐射3种传热方式同时融霜，效率明显优于传统除霜方式。同时，一定的风压还能促使霜壳瓦解脱离换热器表面，对流换热的加入使得除霜过程进行得迅速而彻底。但由于增加了中间继电器和压力开关等器件，加大了生产成本。
空气源热泵系统设计指南
空气源热泵系统设计指南 空气源热泵系统设计指南空气源热泵就是利用室外空气的能量，通过机械做功，使得能量从低位热源向高位热源转移的制冷（制热）装置。它以冷凝器放出的热量来供热，以蒸发器吸收热量来制冷。就热力循环的过程而言，制冷机和热泵都是基于逆卡诺循环而实现其功能的，由于这种装置在运行过程中，总是一侧吸热，另一侧排热，所以，一台装置伴生并兼具制冷和制热两种功能。空气源热泵的技术措施：1、具有可靠的融霜控制，融霜时间总和不应超过运行周期时间的20%。 空气源热泵系统设计指南 空气源热泵就是利用室外空气的能量，通过机械做功，使得能量从低位热源向高位热源转移的制冷（制热）装置。它以冷凝器放出的热量来供热，以蒸发器吸收热量来制冷。 就热力循环的过程而言，制冷机和热泵都是基于逆卡诺循环而实现其功能的，由于这种装置在运行过程中，总是一侧吸热，另一侧排热，所以，一台装置伴生并兼具制冷和制热两种功能。 空气源热泵的技术措施： 1、具有可靠的融霜控制，融霜时间总和不应超过运行周期时间的20%。 2、冬季设计工况时机组性能系数（COP），冷热风机组不小于1.8，冷热水机组不应小于2.0。
3、寒冷地区采用空气源热泵机组应注意以下事项： 1）室外计算干球温度低于-10℃的地区，应采用低温空气源热泵机组； 2）室外温度低于空气源热泵平衡点温度（即空气源热泵供热量等于建筑物耗热量）时，应设置辅助热源。 4、机组进风口的气流速度宜控制在1.5-2.0m/s，排气口的排气速度不宜小于7m/s。 5、热泵机组的基础高度一般应大于300mm，布置在可能有积雪的地方时，基础高度需加高。 重点公式和基本数据： 一、基本耗热量公式：Q=K×F×ΔT 其中： Q—围护结构基本耗热量，W； K—围护结构传热系数，W/(㎡.℃)； F—围护结构传热面积，㎡； ΔT—室内外计算温差，℃； 用于计算门、窗、墙、地面、屋面各部分围护结构的基本耗热量 常用围护结构传热系数K（W/(㎡.℃))
空气源热泵与其他行业产品的比较解读
空气源热泵与其他行业产品的比较 空气源热泵是以空气作为高温(低温) 热源来进行供热(供冷) 的装置。相对于其它热泵类型而言,我国对空气源热泵的研究起步较早,研究内容也较多。以环境空气作为低品位热源,可以取之不尽,用之不竭,处处都有,无偿获取。空气源热泵则安装灵活、使用方便、初投资相对较低,且比较适用于分户安装,目前我国室内空调器大都采用的是这种形式。这也就使得我国空气源热泵冷热水机组市场空前繁荣,生产研制已经比较成型,产品规格齐全,品牌繁多。 据有关调查表明,目前我国空气源热泵冷热水机组生产厂家已由1995 年的十几家发展到现在的四十多家,据不完全统计,国内销售的机组已逾45 个品牌,其中国产机组约占25 %左右,其余为合资产品,台资产品和进口产品。为了更好地了解我国空气源热泵方面的发展动态,本文将对近年来我国关于空气源热泵的研究进行分析,并在此基础上指出空气源热泵所存在的问题及有待改进的方向,希望以此来进一步促进空气源热泵在我国的研究和应用。 1我国空气源热泵研究状况 随着空气源热泵在我国应用的日趋广泛和研究的日趋深入,了解我国空气源热泵的研究状况对于后续研究而言具有重要的意义。下面重点介绍我国近年来关于空气源热泵的技术进展。 1. 1空气源热泵结霜、化霜问题的研究 由于空气源热泵冬季采用空气作为热源,所以,随着室外温度的降低,其蒸发温度也随之降低,蒸发器表面温度随之下降,甚至低于0 ℃。此时,当室外空气在流经蒸发器被冷却时,其所含的水分就会析出并依附于蒸发器表面形成霜层。结霜对热泵是极其不利的。随着霜层的形成,蒸发器传热热阻增加,蒸发温度下降,机组的性能下降,工况恶化,制热量也将下降,这将严重影响压缩机以及热泵整体的性能,同时,除霜带来的额外费用还将降低空气源热泵的经济性,这也就是为什么空气源热泵在寒冷、潮湿地区的应用受到限制的原因。所以说,结霜机理、化霜方法一直是空气源热泵研究与应用中要解决的重点与难点。目前,有不少关于空气源热泵机组冬季运行状况的研究[1 ,2 ,3 ] ,主要分析供热时不同工况下空气盘管表面湿空气结霜、结露及干冷却特性,并结合结霜过程进行试验和模拟,分析了迎面风速、环境温湿度、翅片间距、管排数等参数对结霜性能的 影响及其所可能产生的一系列后果。了解结霜的机理的主要目的是要解决如何除霜的问题。传统的除霜控制方法主要包括:定时除霜法,时间—温度(压力) 法,空气压差控制除霜法,霜层传感器控制除霜法,声音震荡器控制除霜法,最大平均供热量控制除霜法,最佳除霜时间控制法等。这些方法各有利弊,有待完善。近年来,由于计算机技术的发展,将模糊控制技术引入空气源热泵除霜问题的研究作为一项先进可行的新技术,逐渐引起了人们的注意。这主要是因为空气源热泵结霜问题的影
空气源热泵延缓结霜及除霜研究现状与展望
空气源热泵延缓结霜和除霜问题研究 摘要：针对空气源热泵延缓结霜及除霜问题，对霜层的形成、延缓结霜技术、除霜技术三个方面的研究现状进行了评述。总结了现存延缓结霜及除霜方法，指出了其中的不足之处。可为空气源热泵延缓结霜以及除霜问题提供参考。 关键词：空气源热泵结霜除霜 1 引言 热泵是一种节能环保的供暖供冷设备，热泵可以分为空气源、水源、土壤源以及太阳能热泵等。空气源热泵是以空气作为低温热源，从大气中获取热量，比较方便，换热设备和安装较简单。因此在我国城市发展中得到了广泛的应用。但是在使用过程中运行状况始终不理想，特别是在低温高湿地区制热运行时。造成这一现象的主要原因是空气源热泵室外换热器表面的结霜导致机组运行效果差。一方面，表面形成的霜层增加了空气流动的阻力，导致空气流量的减小，另一方面霜层的存在增大了室外换热器的导热热阻，降低了机组的性能系数。空气源热泵的结霜问题成为了制约其发展的瓶颈。因此，如何有效的延缓空气源热泵结霜以及高效除霜成为了空气源热泵发展的重要问题。 2 结霜问题研究 霜层可以看成是由冰晶和空气组成的多孔介质，其生长过程分为三个时期，即结晶体生长期、霜层生长期和霜层充分生长期[1]。大量的实验数据表明在结霜初期，由于霜表面极为粗糙，霜层起到了翅片作用，增加了传热效率，一定时间后尽管霜仍然继续沉积，传热效率变得与时间无关。从现有的研究结果来看，关于结霜问题主要分为两大类：一是结霜机理的理论和实验研究；二是对结霜过程的数值模拟。Lee[2]研究了进气温度、进气空气湿度、气流速度和冷却表面温度，研究表明：空气相对湿度和冷却表面温度是霜层形成的主要因素，高湿度低冷却表面温度会形成更厚的霜层。郭宪民等[3]把室外换热器的结霜过程与系统的工作过程作为一个整体考虑，通过实验研究了进风空气温、湿度对室外换热器结霜的影响。如图1所示为进口温湿度对结霜量的影响，图2为运行35分钟后不同工况结霜量比较。从图中可以看出存在一个结霜率最大的进风温度范围。在相对湿
空气源热泵冬季供暖除霜方法
空气源热泵冬季供暖除霜方法汇总 空气源热泵作为冬季采暖热源（即：空调采暖），具有许多优点：[1] 1）节能效果显著（例如：采用双级压缩转子式压缩机的空气源热泵，在-20℃下仍可正常工作，制热性能系数COP＞2.5）； 2）空气作低位热源，取之不尽，用之不竭； 3）夏季供冷冬季供热，一机两用，设备利用率高； 4）省去一套复杂的冷却水系统和锅炉加热系统，节省了投资和空间； 5）空气源热泵机组可置于室外，不占用建筑物有效面积； 6）安装使用方便，且便于运行管理； 7）设备的保护和控制系统完善，使设备的自动化程度和可靠性不断提高。 基于空气源热泵的一系列优点，空气源热泵受到了人们广泛重视，得到发展迅速。然而十几年的运行实践发现其运行效果并不理想。其主要原因是空气源热泵室外换热器结霜、除霜问题导致机组运行不稳定和可靠性差。空气源热泵在-5℃～5℃之间，相对湿度在70%以上的气象条件下运行时其室外换热器表面是最易结霜的[1] 。室外换热器结霜后，霜层不断增厚，导致热阻增大，空气流动阻力也随之增大，使供热能力和机组的COP下降，造成能量浪费。 为解决室外机结霜问题，常用的除霜方法有：1）逆循环除霜法，2）热气旁通除霜法，3）加热除霜法，4）相变蓄能除霜法。
1）逆循环除霜法 逆循环除霜法也叫换向除霜法，是目前国内家用空调在系统上普遍采用的一种除霜方式，其基本原理是通过四通换向阀换向，从室内机吸热，把热量输送到室外机融霜。 主要实现方式为：空调器制热运行→判断需要除霜→压缩机停→四通阀换向→压缩机开→除霜完成→压缩机停→四通阀换向→压缩机开→正常制热。 图：逆循环除霜法原理图 这种除霜方式不增加空调器成本，实现起来最简单，所以得到广泛应用。换向除霜法主要存在下列缺点：1）除霜时房间的舒适性差，2）除霜时间长，3）系统运行可靠性差。 2）热气旁通除霜法 热气旁通除霜法也叫显热除霜法，是一种比较普遍的除霜方式，通过从压缩机排气口引出一支旁通回路将压缩机排气引到室外换热器内实现除霜。 热气旁通除霜的实现方式为：空调器制热运行→判断需要除霜→室内风机超低速运转→二通阀1、2开→电子膨胀阀开大→除霜完成→正常制热。