相變蓄熱蒸發(fā)型空氣源熱泵控制系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、本文是山西省科技重大專項“基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦重大生產(chǎn)裝備狀態(tài)監(jiān)測及全壽命周期管理系統(tǒng)開發(fā)（No：20131101029）”的重要子課題之一。其主要針對空氣源熱泵在低溫環(huán)境下供熱性能差、效率低下及故障頻發(fā)等問題而提出的。我國是能源消耗大國，化石燃料的消耗占據(jù)著我國總能源消耗的90％，同時伴隨著嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，霧霾天氣的頻繁出現(xiàn)嚴(yán)重影響著當(dāng)代人的身體健康，雖然國家出臺了一系列節(jié)能減排措施，但收效甚微，若能源使用結(jié)構(gòu)不發(fā)生根本性改變，環(huán)境污

2、染問題將持續(xù)長久存在，勢必影響國家的發(fā)展和人們的生活質(zhì)量。而空氣源熱泵作為清潔能源，其吸收空氣中熱量轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，清潔無污染，是未來新能源發(fā)展的方向之一。發(fā)達(dá)國家尤其是日本在空氣源熱泵的研究和應(yīng)用層面均處于世界領(lǐng)先地位，而歐洲地區(qū)也廣泛鼓勵人們使用空氣源熱泵，因此，空氣源熱泵的研究和應(yīng)用變得刻不容緩。
　　空氣源熱泵在我國南方應(yīng)用廣泛，其具有使用方便、節(jié)能和高效等特點，由于我國北方環(huán)境溫度較低，空氣源熱泵在應(yīng)用過程中會出現(xiàn)

3、一系列問題，目前我國北方大部分地區(qū)依然依賴以燃煤為基礎(chǔ)的集中供熱方式，集中供熱存在環(huán)境污染嚴(yán)重及不能根據(jù)熱用戶需求調(diào)節(jié)等缺點。為了解決空氣源熱泵在低溫環(huán)境下的應(yīng)用問題并提高極低條件下熱泵的供熱性能以推廣空氣源熱泵在北方的應(yīng)用，課題組經(jīng)過多年的研究，將傳統(tǒng)空氣源熱泵機組與相變蓄熱器相結(jié)合開發(fā)了一套相變蓄熱蒸發(fā)型空氣源熱泵系統(tǒng)。蓄熱材料采用80%Na2SO4?10H2O+20%Na2HPO4?12H2O。當(dāng)室外環(huán)境溫度高于熱泵系統(tǒng)所設(shè)計平衡

4、點溫度-5℃時，系統(tǒng)于供熱—蓄熱模式運行，利用相變蓄熱技術(shù)將多余熱量貯存于蓄熱器中；當(dāng)室外環(huán)境溫度低于-5℃時，系統(tǒng)運行于供熱—放熱模式，蓄熱器作為輔助蒸發(fā)器向系統(tǒng)放熱并供向熱用戶，使熱量能做到時間上的遷移，解決了空氣源熱泵在低溫環(huán)境下的熱量供需矛盾，同時增強了空氣源熱泵低溫運行的安全性和經(jīng)濟性；當(dāng)外界環(huán)境溫度較低時，熱泵機組蒸發(fā)器盤管出現(xiàn)凝霜現(xiàn)象，系統(tǒng)運行于除霜—放熱模式，其可利用蓄熱器所貯存熱量進(jìn)行除霜，實現(xiàn)蓄熱儲能快速高效節(jié)能除霜

5、，縮短了機組除霜時間，顯著提高了空氣源熱泵的供熱質(zhì)量和運行性能。
　　本文基于以上相變蓄熱蒸發(fā)型空氣源熱泵系統(tǒng)方案，研制了相變蓄熱蒸發(fā)型空氣源熱泵系統(tǒng)樣機，并研發(fā)了基于STM32F103微控制器的控制系統(tǒng)，設(shè)計了數(shù)據(jù)采集與輸出控制電路及系統(tǒng)軟件，可對熱泵機組主要設(shè)備進(jìn)出口管路溫度、水箱液位高度及壓縮機壓力等參數(shù)進(jìn)行實時采集并顯示，系統(tǒng)結(jié)合溫度回差和過熱度 PID算法控制熱泵系統(tǒng)壓縮機、水泵、四通換向閥、蒸發(fā)器、管路電磁閥及電子膨脹