低溫制熱除霜及能力提升

本文主要對空氣源熱泵在低溫環境下制熱除霜進行分析，針對制熱量衰減，房間產生較大溫度波動的問題，提出不停機化霜技術（熱氣旁通），提升低溫制熱性能及房間舒適性。

低溫環境下空氣源熱泵運行情況

在我國華北、黃河流域及其以北等地區冬季氣溫經常低於-5℃，在低溫環境熱泵運行時，存在以下問題：

1)隨著室外溫度的降低，蒸發壓力，蒸發溫度降低，製冷劑吸氣比容變大，壓縮機回氣處吸氣量降低，熱泵系統製冷劑的循環流量減小，室外機與外界的換熱量也減少；

2)隨著蒸發溫度與冷凝溫度的下降，從壓縮機的最佳工作性能曲線可知壓縮機的軸功率即消耗功也減少；

3)室外機換熱器表面結霜，在結霜初期，霜層的粗糙表面增強了換熱係數，但隨著霜層的積聚，空氣流通截面減小，阻力增加，風量減小，並且傳熱熱阻增大，室外機與環境的換熱量也減少。

以國內幾大空調廠家定頻空調器為例，在低溫-7度環境下，常規的空氣源熱泵制熱量約為標況下的60％左右。

由上可見，各類產品均存在制熱量隨溫度下降而衰減的情況。氣溫越低，制熱量的能力率越低。

1.2逆循環熱氣除霜

空氣源熱泵在室外低溫情況下採用逆循環熱氣除霜，此化霜模式存在一些缺點：

1） 除霜時間長，室外幹球溫度2度，濕球溫度1度時，除霜時間約為7分鐘( 低溫高濕地區可達12分鐘) ;

2）由於切向為製冷模式，室內換熱器表面溫度較低 , 室內風扇停止運行,出於安全考慮，電輔熱出於關閉狀態，恢複製熱後, 室內機較長時間吹不出熱風;

3）需從室內環境取熱, 室溫將降低5~ 7 ℃;

4）開始與結束除霜時,四通閥換向存在較大的氣流聲響;

5）由於制熱時室外換熱器出口製冷劑可能過冷到0 ℃以下, 換熱器部分霜層難以除掉, 造成冰層堆積, 甚至還出現過室外風扇電機燒毀、扇葉損壞現象。

2不停機化霜（熱氣旁通）研究方案

熱氣旁通除霜提高制熱量的原因：消除了逆循環除霜時四通換向閥兩次切換以及製冷劑遷移損失；恢複製熱後立即供熱，消除了逆循環除霜後為「防吹冷風」室內風機停轉時間

旁通化霜優點：

1）化霜過程制熱不停機，四通閥不用換向，減少冷媒高低壓對壓縮機的衝擊，延長使用壽命

2）熱氣旁通除霜能基本消除從室內換熱器和室內空氣的吸熱，能有效防止「冷吹」，除霜終止即時制熱，舒適性較好

3）沖霜速度快

系統原理圖：

2.1方案設計

原理及試驗方法：

控制8個變數： 1)旁通量；2)切入化霜時間;3)化霜時間;4)室外風量變化;5）室內風檔變化；6）化霜前後的頻率變化；7)化霜前後節流元件的開度；8）進入化霜前後各部件的動作順序和時間間隔；

從實驗數據可以看出，採用新的化霜模式，對低溫制熱能力有改善。

2.3.2驗證房間溫度波動（舒適性）

該實驗在3匹環境模擬實驗室進行

從實驗數據可以看出，採用熱氣旁通技術，在化霜前後，房間溫度基本沒有變化，給用戶提供一個舒適的環境。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！