空氣源熱泵常規(guī)除霜與蓄能除霜特性實驗研究.pdf

1、本課題為國家自然科學(xué)基金資助項目（項目號：50606007）。空氣源熱泵(AirSourceHeatPump，ASHP)是環(huán)保型高效節(jié)能的供熱裝置，其低位熱源是環(huán)境空氣，具有無污染物排放的特點，符合生態(tài)供暖的理想模式。目前，我國空氣源熱泵應(yīng)用日趨廣泛，在建筑節(jié)能，替代燃煤供熱等工程中發(fā)揮著越來越重要的作用。但是，空氣源熱泵在低溫高濕環(huán)境運行時室外換熱器結(jié)霜而引起供熱性能下降，需要周期性除霜來保證其正常運行。除霜的穩(wěn)定性是保證空氣源熱泵全

2、區(qū)域、全氣象條件可靠運行的關(guān)鍵問題。
　　本文全面分析了空氣源熱泵常規(guī)除霜特性，從理論上指出低位熱源不足是導(dǎo)致常規(guī)除霜綜合性能差的根本原因?；谀芰繒r空合理利用理念提出了相變蓄能除霜新系統(tǒng)。新系統(tǒng)以CaCl2·6H2O作為相變材料(PCM)，利用余熱或正常供熱蓄熱，除霜時蓄熱器充當(dāng)系統(tǒng)主要低位熱源，從而徹底解決了除霜熱量來源不足問題，從全新的角度為空氣源熱泵除霜問題提出了可靠的解決方案。為了考察空氣源熱泵常規(guī)除霜與蓄能除霜新系統(tǒng)的

3、特性，本文搭建了空氣源熱泵結(jié)、除霜實驗臺，對一臺小型的分體式熱泵型房間空調(diào)器進行改造，將研制的相變蓄能裝置耦合到熱泵系統(tǒng)中，完成了常規(guī)與蓄能兩種模式下的多工況除霜實驗。
　　實驗中對兩種除霜模式時系統(tǒng)的溫度、壓力、功率、結(jié)、除霜量、過程變化時間等除霜參數(shù)進行了詳細的測定與記錄。通過對大量實驗數(shù)據(jù)的整理與分析，得到了系統(tǒng)各部件在常規(guī)除霜與蓄能除霜時的特性變化規(guī)律。
　　中度結(jié)霜工況常規(guī)除霜效果較好，但壓縮機吸氣壓力低是其最大缺

4、點。除霜時壓縮機排氣壓力、功率均較低，室內(nèi)換熱器翅片管表面溫度通常要下降30℃以上，并從供熱環(huán)境中吸收大量的熱量。室外換熱器翅片管升溫過程較慢，除霜時間長達8min。重度結(jié)霜工況時系統(tǒng)除霜性能參數(shù)指標(biāo)全面下降，常規(guī)除霜系統(tǒng)應(yīng)對惡劣結(jié)霜工況的能力不足。
　　相變蓄能除霜具有速度快，除霜干凈，對供熱環(huán)境影響小等特點。蓄熱器流程選擇與蓄熱、放熱特性實驗表明，蓄放熱后PCM相變完全，蓄熱效果好，放熱速度快且充分。相變蓄熱器與熱泵系統(tǒng)耦合性

5、很好，蓄熱時對供熱影響小。相變蓄能除霜可以顯著提高壓縮機吸氣壓力，使系統(tǒng)制冷劑質(zhì)量流量明顯增加，室內(nèi)換熱器從供熱環(huán)境吸熱量少，室外換熱器翅片管表面溫度上升速度快，總壓縮機耗功比常規(guī)除霜少。
　　本文從除霜熱源與熱匯兩方面詳細分析并計算了兩種除霜模式的能耗，對各部分能耗進行了對比。指出常規(guī)除霜能量主要來自壓縮機與室內(nèi)換熱器自然對流換熱，蓄能除霜可優(yōu)化除霜能量來源構(gòu)成。
　　本文還建立了基于實驗參數(shù)的室外換熱器表面水蒸發(fā)動態(tài)模型