空气源热泵除霜方法的研究现状及展望
空气源热泵除霜原理及除霜方式研究
空气源热泵除霜原理及除霜方式研究随着环保和节能意识日益提高,空气源热泵作为一种环保、高效、节能的供暖设备被越来越多的人所关注和使用。
在使用过程中,除霜是一个非常重要的问题,因为在低温环境下,空气源热泵容易结霜影响效率,甚至无法工作。
因此,本文将重点介绍空气源热泵除霜原理及除霜方式的研究。
一、空气源热泵除霜原理空气源热泵除霜的基本原理是将室外机表面结成的冰雪除去,使空气源热泵能够正常工作。
空气源热泵除霜的方法有三种:时间除霜、逆周期除霜、间歇除霜。
1. 时间除霜时间除霜是指空气源热泵在制热运行中定时启动除霜功能,一般设置在20~60分钟间隔,可以通过程序设定工作时间。
时间除霜的优点是简单易行,不需要多余的设备,只需通过程序设置即可。
但是时间除霜的不足之处在于不能根据室外温度的变化改变除霜间隔,如果室外温度过低,除霜间隔过短,容易影响热泵的正常运行。
此外,时间除霜在除霜期间不能进行制热,无法满足用户需要。
2. 逆周期除霜逆周期除霜是指在空气源热泵制热运行时,反向工作,将室外机的热量释放到室外,使室外机表面的冰雪融化。
逆周期除霜的优点在于它是根据室外温度的变化及时调整除霜间隔,避免了除霜时间过短或过长的问题,并且可以在除霜期间继续进行制热。
但是逆周期除霜需要使用阀门、电动阀等多余的设备,增加了设备的成本和维护难度。
3. 间歇除霜间歇除霜是指在空气源热泵制热运行时,当感应器探测到室外机表面出现冰霜时,立即启动除霜功能。
间歇除霜的优点在于它既可以根据室外温度的变化调整除霜频率,也可以避免除霜时间过长导致制热中断。
间歇除霜还可以根据不同的需求,选择合适的除霜频率和除霜时间,达到最佳的除霜效果。
但是间歇除霜同样需要使用阀门、电动阀等多余的设备,增加了设备的成本和维护难度。
二、空气源热泵除霜方式的研究除了上述三种常见的除霜方式外,随着技术的发展,还出现了一些新型的除霜方式:1. 离子风除霜离子风除霜是指通过发生器产生高能量的静电离子,将冷凝器和蒸发器表面的冰雪吹散。
空气源热泵空调技术应用现状及发展前景
空气源热泵空调技术应用现状及发展前景摘要:在新形势下,高效环保的空气源热泵空调对节能减排减碳具有重要价值和现实意义。
本文从空气源热泵空调研究进展、典型应用、挑战和发展这几方面对近年来相关技术进行分析,探讨空气源热泵空调的优缺点,总结空气源热泵空调的节能减排潜力,为行业技术人员和学者提供参考。
关键词:空气源热泵空调;应用现状;发展前景1空气源热泵空调的应用现状1.1空气源热泵空调制冷的应用1.1.1汽车空调汽车空调是指对汽车内空气的温度、湿度、流速和清洁度等参数进行调节的装置,预防或去除风窗玻璃上的雾、霜和冰雪,保证驾驶员和乘客身体健康以及行车安全。
传统燃油汽车空调系统制冷主要采用发动机驱动压缩机制冷,制热主要来自发动机余热。
而对于纯电动汽车以及燃料电池汽车来说,没有发动机作为空调压缩机的动力源,不能利用其余热,无法直接采用传统汽车空调系统的解决方案。
对于混合动力汽车,发动机的控制方式多样,空调压缩机也不能采用发动机直接驱动的方式。
1.1.2房间空调我国是热泵和空调制造大国,家用空调产量持续占据全球80%以上份额。
新国标GB21455—2019《房间空气调节器能效限定值及能效等级》于2020年7月1日正式实施,在原标准(GB21455—2013)基础上能效有较大幅度提升,加快了高效节能空调的推广和产品结构调整。
提升房间空调器能效的主要措施包括采用变频调速、优化冷凝器与蒸发器的强化换热和流道、提高压缩机效率、优化设计电子膨胀阀和家用空调器结构参数以及系统参数等。
此外,研究人员还提出了一系列新技术:空调热回收技术,包括空调冷凝热回收加热水;空调蓄热技术,主要对电网削峰平谷,达到节能的目的;新材料研发技术,如采用亲水膜铝箔材料强化换热以及新型制冷剂等;高效压缩机,如采用变容量调节压缩机等。
1.1.3多联机空调多联机空调俗称“一拖多”,是指一台室外机连接2台及以上室内机,通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量,实时满足室内冷、热负荷要求的高效率制冷剂空调系统,常用于数据机房、商业中心、医院等功能性场所。
空气源热泵机组除霜技术的现状与发展方向
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。
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。
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。
空气源热泵机组除霜技术的现状与发展方向
空气源热泵的现状
目前,空气源热泵产品已经开始进入中国的千家万户。但由于蒸发器结霜问题未能得到很好地解 决,节能环保的空气源热泵产品在推广应用中受到了一定的限制,尤其是在北方地区。所以,能 否有效甚至是高效地除去结霜,是推广与应用空气源热泵产品的关键所在。
结霜机理
热泵除霜技术的发展方向
针对现有除霜技术效率低、不连续、成 本高等缺点,若要大力推广空气源热泵产品 在中国(特别是在北方地区)的应用,今后 的除霜技术就必须朝着节能环保、连续高效、 自动化等方向发展。
携手共进,齐创精品工程
Thank Y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。
空气源热泵蓄热除霜研究进展
第37卷,总第217期2019年9月,第5期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYVol.37,Sum.No.217Sep.2019,No.5空气源热泵蓄热除霜研究进展赵洪运1,2,邱国栋1,宇世鹏1(1.东北电力大学能源与动力工程学院,吉林吉林132012;2.青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司,山东青岛266101)摘要:蓄热除霜因舒适性好,可靠性高,近年来成为研究热点。
本文综述了近十年来蓄热除霜的发展历程,包括蓄热器的形式、蓄热材料的种类、蓄热和除霜过程制冷剂的流程及对应的供热、除霜效果等。
综述结果表明,无论哪种蓄热除霜形式,都具有良好的除霜效果、室内舒适度和节能性。
但是现有的蓄热除霜系统中,蓄热器功能较单一(只用于除霜),除霜时室内舒适性还有进一步提升的空间。
为此,本文在现有蓄热除霜技术的基础上,提出了一种带有快速制热功能的蓄热除霜系统,可进一步提高除霜过程的室内温度和舒适性,同时在开机时能更快的使室内温度达到设定值,并从理论和实验角度分析了该系统的优势。
关键词:空气源热泵;蓄热;除霜;相变;快速制热中图分类号:TU83文献标识码:A文章编号:1002-6339(2019)05-0429-06Review of Heat Storage Defrosting of Air Source Heat PumpsZHAO Hong-yun1,2,QIU Guo-dong1,YU Shi-peng1(1.School of Energy and Power Engineering,Northeast Electric Power University,Jilin132012,China;2.Qingdao Economic&Technology Development Zone Haier Water-Heater Co.,Ltd.,Qingdao266101,China)Abstract:Heat storage defrosting is a research hotspot in recent years because of better indoor comfort and stability.This paper reviews the development of thermal storage defrosting in the past decade,inclu⁃ding the form of regenerators,the types of regenerative materials,the flow of the refrigerant during the heat storage and defrosting process,the corresponding heating and defrosting effects.The results demon⁃strate that all forms of heat storage and defrosting have a good defrosting effect,indoor comfort,and ener⁃gy saving.Nevertheless,the function of regenerator is simple relatively(heat is used only for defrosting), the indoor comfort can be further improved in the course of defrosting for the existing heat storage defros⁃ting system.In this respect,this paper presents a thermal defrosting system with fast heating based on the existing thermal defrosting technology,which can further improve the indoor temperature and comfort of the defrosting process.Meanwhile it is fast that the indoor temperature reaches set value after startup. The advantages of the system are analyzed from a theoretical and experimental perspective.Key words:air source heat pump;heat storage;defrosting;phase change;fast heating收稿日期2018-10-30修订稿日期2019-03-10基金项目:吉林省科技厅重大科技招标专项(20160203007SF);吉林市科技创新发展计划项目(201750221);吉林省教育厅“十三五”科学技术研究项目(JJKH20180433KJ)作者简介:赵洪运(1995~),男,本科,助理工程师,主要从事家用热泵热水器的研发工作。
空气源热泵除霜方法的研究现状及展望
机组蒸 发温 度下 降 、 制热 量 下降 、 风机 性能 衰减 等不
良后果 。因此 , 对空气 源热泵机组 室外换热器 进行周 期性 除霜 , 对提高 空气源热泵在低 温高湿 环境下制热 性能及供热稳定性是十分必要的 。
电热 除霜法直接利用 电能产生热 能进行 除霜 , 该 方法 把 电阻式加 热元 器件 安装 在室外 翅 片管换 热 器 上 ,一般适用于小型家用空调器。电加热元器件有 三 种布置方式 :一是电加热器件放置在换 热器端部。二
霜层 的热力 除霜法 , 该类方 法又可细分 为直接利 用 电
收 稿 日期 : 2 0 1 6 - 1 1 - 1 5 作者 简介 : 孙 家正( 1 9 9 2 ~) , 男, 硕士研 究生; 南京 市孝 陵卫 2 0 0号南京理工大学能源 动 力工程学 院( 2 1 0 0 9 4 ) ; E — ma i l : s u n j z 6 6 6 @l 6 3 . c o n r
p u mp
空气 源热泵处 于制热工况运行 时 , 当其室外换 热
器表面温度低 于 0℃, 且低 于室外 空气 的露点温度时 , 换热器表面就会结霜。霜层 的形成减少 了通过室外换 热器 的空 气流量 , 增加 了制冷剂 与室外 空气之 间 的传
热热 阻 , 使 得室外 换热 器的传 热过 程 恶化 , 最 终 造成
第3 6卷 第 8期
2 01 7年 8月
建 筑 热 能 通 风 空 调
Bu i l di n g En e r g y& En vi r o nme nt
V0 1 . 3 6 No . 8 Au g .2 01 7. 42- 46
文章 编 号 : 1 0 0 3 — 0 3 4 4 ( 2 0 1 7) 0 8 — 0 4 2 — 6
空气源热泵除霜方法的研究现状及展望
空气源热泵除霜方法的研究现状及展望随着能源危机和环境问题的日益突出,空气源热泵作为一种高效、清洁的取暖方式,得到了越来越多的关注和应用。
然而,空气源热泵在运行过程中存在着一个普遍的问题,就是冬季工作时的结霜现象。
结霜不仅会降低热泵的换热效率,还会增加能耗和损害设备。
因此,研究空气源热泵除霜方法成为热泵领域的热点课题。
本文主要对空气源热泵除霜方法的研究现状进行综述,并展望未来的发展方向。
目前,空气源热泵除霜方法主要包括四种:时间除霜、逆周期除霜、加热除霜和在线传感器除霜。
时间除霜是指根据气温和运行时间来设定除霜周期,定时进行除霜操作。
逆周期除霜是通过改变热泵的工作模式,使其在制冷模式下进行除霜。
加热除霜是通过加热器加热空气源热泵的蒸发器,使结霜的冷凝器上的冰融化。
在线传感器除霜是通过感知冷凝器上的结霜状态,并根据结霜程度来进行除霜。
这些方法各有优缺点,适用于不同的环境和需求。
时间除霜是最简单、成本最低的一种除霜方法,适用于气温低且相对稳定的环境。
逆周期除霜是目前应用最广泛的除霜方法,可以在较低的能耗下实现较好的除霜效果。
加热除霜虽然效果明显,但能耗较大,需要额外的加热设备。
在线传感器除霜技术则可以根据结霜情况灵活调整除霜周期和时间,能够更好地适应变化的环境条件。
未来,空气源热泵除霜方法的发展主要从以下几个方面进行展望。
首先,提高除霜效率和能耗控制是重要的研究方向。
目前存在的问题是除霜时能耗较高,且需要较长的时间,影响热泵的正常运行。
因此,需要进一步研究并优化除霜过程中的各个参数,提高除霜效率,减少能耗。
其次,研发新型的除霜设备和材料也是未来的重点。
目前市场上的除霜设备主要是采用电加热方式,需要较大的能量投入,且存在一定的安全隐患。
因此,需要开发和应用新型的除霜设备和材料,如微波除霜、无能源除霜、自清洁材料等,以提高除霜效果和降低能耗。
最后,智能化和自适应控制也是未来的发展方向。
目前的除霜方法大多是基于固定的时间或传感器,无法灵活应对变化的环境条件。
空气源热泵除霜原理及除霜方式研究分析
《空气源热泵除霜原理及 除霜方式研究分析》
目 录
• 引言 • 空气源热泵除霜原理 • 空气源热泵除霜方式研究 • 空气源热泵除霜性能实验研究 • 空气源热泵除霜性能仿真研究 • 结论与展望
01
引言
研究背景和意义
空气源热泵在寒冷环境下的性能受到霜冻的影响,导致能效 降低和运行风险增加。
除霜技术的优化对于提高空气源热泵在寒冷环境下的性能具 有重要意义,因此开展此项研究具有一定的实际应用价值。
本文通过对不同除霜方式的模拟和实 验研究,得出以下结论:逆循环除霜 和热气旁通除霜在除霜效率方面表现 较好,而喷液冷却除霜在节能方面更 具优势。逆循环除霜是将压缩机排出 的高温高压制冷剂气体引入蒸发器, 利用高温气体与低温霜层的温差实现 除霜。热气旁通除霜是通过将压缩机 排出的高温气体引入旁通管道,再将 其喷向蒸发器表面实现除霜
对比分析不同的除霜方式,如逆循环除霜、热气旁通除霜、电加热除霜等,以及不同除霜方式的组合应用。
仿真结果比较
根据仿真结果,对比不同除霜方式的性能表现,包括除霜效果、热泵效率、能耗等。
仿真结果分析和优化建议
仿真结果分析
通过对仿真结果的数据分析,揭示不同除 霜方式的优缺点和适用场景,为优化建议 提供理论支持。
研究目的和方法
研究目的
探讨空气源热泵的除霜原理,分析不同除霜方式的特点和效果,为优化除霜 技术提供理论依据和实践指导。
研究方法
通过文献综述和实验研究相结合的方式,首先对空气源热泵的除霜原理进行 深入探讨,然后设计并实施实验,对不同除霜方式的性能进行比较和分析, 最后提出优化除霜技术的方案和建议。
02
优缺点
旁通除霜方式的优点是不会改变热泵 系统的正常工况,同时除霜效果也较 好。但是,由于需要设置旁通回路和 相应的控制阀,增加了系统的复杂性 。
空气源热泵(VRV)空调系统除霜特性研究
同济大学硕士学位论文空气源热泵(VRV)空调系统除霜特性研究姓名:曹静申请学位级别:硕士专业:供热、供燃气、通风及空调工程指导教师:刘传聚20030601摘要空气源热泵(vRv)空调系统冬季运行会因结霜而影响其供热量,甚至引起运行故障,结霜情况的判定、合理的除霜控制以及除霜控制技术是亟待解决的问题。
本文主要分为四个部分:第一部分,从理论上分析了霜的形成和生长机理,讨论了影响霜层形成的因素以及结霜对机组性能的影响因素,其中室外空气的温度和湿度是影响结霜的主要因素;第二部分,分析研究现有的除霜方法和除霜控制技术,指出正确设定除霜循环起始点是热泵机组除霜控制的关键:第三部分,通过对空气源热泵(VRV)空调系统冬季运行工况的实测,分析VRV空调系统结霜的影响因素,对结霜运行中机组制热量、输入功率、COP的变化进行研究。
随着室外机结霜的进行,制热量、输入功率都呈现下降趋势,制热量甚至下降50%左右:第四部分,通过对机组除霜工况下制热量、输入功率等参数的动态响应进行研究,分析机组除霜特性,VRV机组采用热气逆向循环除霜方法,按时间一温度控制法控制除霜,并可根据地区设定不同的修正系数。
空气源热泵ⅣRV)空调系统采用电子膨胀阀和压缩机变频调速配合控制,使除霜快速、节能。
最后,论文对VRV机组结霜运行、有效除霜提出一些改进建议。
关键词:空气源热泵除霜电子膨胀阀除霜控制AbstractInwinter,frostingonthesurfaceofair-sideheatexchangerofair-sourceheatpump(VRV)systemisamajorproblem,whichwillresultindecreaseofitsheatingcapacity,orevenfailureoftherefrigerationsystem.Thusitisveryurgenttojudgethefrostingconditionquicklyandcontrolthedefrostprocessproperly.Thispaperisdividedintofourparts.Firstly,analyzesfrostingmechanismtheoretically,discussesthefactorshavingeffectonfrostingformation,amongwhichthetemperatureandhumidityofoutdoorairplayallimportantroleinit,anddiscussestheinfluenceoffrostingontheperformanceofair-sourceheatpump.Secondly,analyzestheexistingdefrostmethodsanddefrostcontroltechnology,andpointsoutthatthekeypointofdefrostcontrolofheatpumpunitexistsinsettingtheinitialpointofdefrostcircuitproperly.Thirdly,bymeasuringitsoperatingparametersinwinter,analyzesthefactorshavingeffectonfrostingofVRVsystem.andstudiesthevariationrulesofheatingcapacity,inputpowerandCOPduringthecourseoffrosting.Theheatingcapacityandinputpowerdecreasewiththeproceedingoffrosting.Furthermore,theheatingcapacitywillevendecreaseto50%.Fourthly,bystudyonthedynamicandinputpower,undertheresponseontheparameters,suchasheatingcapacityconditionoffrosting,analyzesthedefrostcharacteristicofVRVsystem.InVRVsystem,heatconversecross-overcirculationdefrostmethodisadopted,controllingdefrostbytime-temperaturemethod,andsettingdifferentcorrectionfactoraccordingtodifferentapplicationlocation.Furthermore,inVRVsystemdefrostiscontrolledbyelectricalexpansionvalveandfrequencyvariationofthecompressortogether,whichresultsinrapiddefrostwithhilghenergyefficiency.Atlast,somesuggestionsareputforwardtoimprovetheoperatingconditionanddefrosteffectofthe∥足矿system.KeywordsAir-sourceHeatPump,Defrost,ElectricalExpansionValve,DefrostControl声明本人郑重声明:本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,撰写成硕士学位论文:空气源热泵(VRV)空调系统除霜特性研究。
空气源热泵除霜原理及除霜方式研究分析
空气源热泵除霜原理及除霜方式研究分析空气源热泵是一种新型的节能环保的供暖设备,具有使用成本低、效益高等优点,深受消费者欢迎。
然而,在使用过程中,空气源热泵会出现冬季结霜的问题,这会造成设备效率低下、耗能增加等诸多问题。
因此,了解空气源热泵的除霜原理及除霜方式对于提升设备效率、降低运行成本具有重要意义。
一、除霜原理空气源热泵的除霜原理主要有以下两种:基于周期性反转的“倒换式”除霜和基于周期性切换的“双回路”除霜。
1. 倒换式除霜倒换式除霜在空气源热泵中应用较为广泛,其工作原理是通过调节制冷循环中的制热/制冷阀,将室内供暖循环转为制冷循环,室外汽化器则转变为冷凝器,从而使霜冻逐渐融化。
具体过程如下:(1)在制热模式下,热泵通过室外换热器吸收和压缩热量,将室内制热循环水加热,并通过室内暖风机将热量传递至室内。
(2)当室外换热器的温度下降到一定值时,空气中的水分就会开始凝结在换热器表面形成霜冻,同时由于室外换热器的热传递效率下降,热泵的工作效率也随之下降。
(3)为了解决结霜问题,空气源热泵会根据预设的结霜温度和时间点,通过倒换制冷/制热阀,将制热循环转为制冷循环。
通过此时的制冷循环,将制热水道中的热量释放到室外,产生高温冷凝器,从而达到除霜的效果。
(4)当除霜完成后,系统会自动切换回制热模式,继续为室内供暖。
2. 双回路除霜双回路除霜的工作原理是通过两个独立的制冷/制热回路,分别对室内和室外进行冷却和加热,实现结霜的除去。
具体过程如下:(1)在制热模式下,热泵通过室外换热器吸收和压缩热量,将室内制热循环水加热,并通过室内暖风机将热量传递至室内。
(2)当室外换热器的温度下降到一定值时,空气中的水分就会开始凝结在换热器表面形成霜冻,同时由于室外换热器的热传递效率下降,热泵的工作效率也随之下降。
(3)为了解决结霜问题,双回路除霜通过独立的制冷回路,将高压制冷剂注入到室外换热器,从而实现结霜的除去。
同时,室内的加热回路也会停止工作,避免浪费能量。
浅谈空气源热泵除霜方法的研究与发展
浅谈空气源热泵除霜方法的研究与发展摘要:“煤改电”工程的推广,使空气源热泵面向更广阔的市场平台,也使其系统运行优化的问题变得日益重要,尤其是室外换热器表面的除霜问题。
空气源热泵冬季运行时,当室外换热器表面温度低于零度且低于室外空气露点温度时,换热器表面就会结霜。
热泵是一种节能装置,近年来随着科学技术的进步及发展,热泵技术的应用使热泵的节能效果得到有效提高。
从现状来看,在冬天应用热泵供热,能够起到很明显的效果。
关键词:空气源热泵;除霜方法;发展1 引言根据实际应用效果分析,空气源热泵在热源获取上存在方便的特点,与此同时在安装使用方面非常快捷,在运行管理上也非常简单,最为突出的优点便是无污染和节能,这与如今提倡的节能环保理念非常符合,这也使得空气源热泵具备非常显著的应用价值及前景。
从空气源热泵的性能角度分析,会受到室外环境的很大程度的影响。
特别是在冬天季节,当空气源热泵机组对室内供热的情况下,当室外盘管温度不足0℃时,同时比室外空气的露点温度低的条件下,便会导致室外盘管出现结霜的情况。
当空气源热泵出现结霜的情况下,会对热泵运行产生较为明显的影响,包括:(1)在霜积聚过量的情况下,会导致蒸发器传热性能下降;(2)在结霜的情况下,使室外盘管间的气体流动受到阻碍,并使风机能量的损耗增加。
所以,在室外换热器壁面霜层变多,室外换热器蒸发温度减弱,机组制热量降低以及风机性能衰退的情况下,便会使压缩机暂停运转,最终导致机组无法正常、可靠地进行工作。
针对上述情况,便有必要采取周期性除霜措施。
2 空气源热泵除霜问题研究现状分析空气源热泵除霜是非常重要的一项工作,在充分做好这项工作的基础上,才能够使空气源热泵的实际应用价值得到有效体现。
但是,从现状来看,还面临较多的空气源热泵除霜问题。
总结起来包括以下几点。
2.1 逆循环除霜问题及原因(1)问题:对于空气源热泵除霜来说,实现的方法较多,比如:停机除霜、电加热除霜以及逆循环除霜等等。
空气源热泵系统结霜及除霜实验研究
2020.12科学技术创新空气源热泵系统结霜及除霜实验研究李刚田小亮(青岛大学机电工程学院,山东青岛266071)近年来,空气源热泵因其节能环保、能源利用率高,具备制冷制热双重功能等优势在暖通空调领域得以广泛应用。
然而空气源热泵极易出现蒸发器结霜现象,空气源热泵的结霜过程极其复杂,涉及到进风温湿度、空气流量、换热器翅片类型及间距、翅片表面特性以及霜层结构等众多影响因素[1]。
更重要的是,结霜会导致换热器传热热阻增大、空气流量减少、换热能力降低等问题,因此换热器表面结霜到一定程度时需要转换为除霜模式[2]。
目前空气源热泵常用的除霜方式有电热法、逆循环法等,然而在实际工程运用中,采用这类除霜方式时往往存在化霜水清除不彻底的情况,当机组重启制热模式时,换热器表面的滞留水会使得结霜状况更加严重,甚至会对换热器造成破坏。
这不仅大大降低了空气源热泵系统工作效率及用户的热舒适度,也造成了巨大的能量损失[3]。
本文从空气源热泵系统在暖通空调领域的实际工程运用出发,搭建了空气源热泵系统结霜化霜可视化实验平台。
实验研究了空气源热泵系统在低温环境运行时霜层的形成、发展过程及其随换热器性能的影响。
并采用对低温空气除霜方法,对化霜过程及化霜效果进行了验证和探究。
同时分析了不同化霜时间下,换热器恢复制热模式时翅片表面残留的滞留水对系统性能以及换热器再结霜过程的影响。
最大限度缩短了系统化霜时间、减少了翅片表面滞留水量,降低了结霜、化霜过程对系统性能的影响,保证机组能够连续、高效、稳定地运行,降低了能耗。
1实验简介空气源热泵空调结霜化霜实验平台如图1所示,系统由过滤网、电加热器、并联复合式变频压缩制冷机组、挡水板、引风机、集水装置、保温材料等构成。
空气在引风机作用下依次经过滤网、电加热器、并联复合式1#-4#变频压缩制冷机组和挡水板。
图1实验平台系统图表1为1#-4#换热器的主要参数。
通过控制1#-4#制冷机组和电加热器的工作台数或频率实验平台能够调节空气露点温度,可以将其降至-20℃甚至更低来实现模拟不同温度湿度环境下的结霜化霜工况。
低温环境下空气源热泵的研究现状及展望
低温环境下空气源热泵的研究现状及展望空气源热泵作为一种新型的节能减排环保装置,具有十分广泛的应用前景和前途。
但是在低温环境下,空气源热泵的工作性能十分不稳定,而且制热效率比较低,这些弊端都阻碍了空气源热泵的进一步推广。
本文总结了国内外的研究现状,进一步研究了低温环境下空气源热泵的相关改善措施,分析了相关的数据,并根据最新的研究现状,对今后的研究方向做出了新的展望。
标签:低温环境;空气源热泵;现状;展望0 引言空气源热泵通过少量的高位电能做驱动,将空气中的低位热能进一步提升为高位热能,将空气中的能量加以利用。
这一装置具有节能减排、高效无污染的优势,而空气源热泵作为一种新型的产品,在节能减排、降低对化石燃料依赖程度方面将拥有无限的发展潜力。
虽然空气源热泵的运行效能比较好,但是在低温环境中空气源热泵系统并不能高效稳定的运行。
究其原因,主要有以下几点:随着蒸发温度的降低,压缩比增大,致使排气温度过高,严重的时候可能导致压缩机烧毁;低温环境下,蒸发器表面容易结霜,空气流动阻力不断增加,导致制热量减少,从而导致性能下降;低温下,由于润滑油积存于气液分离器中,而粘度不断增加导致启动失油,进而降低了润滑效果。
1 关于低温环境下空气源热泵的国内外研究现状由于在低温环境下,空气源热泵具有很多的弊端,而国内外的学者对其进行了大量的研究,其中包括以下几个方面:补气増焓热泵系统能够有效改善低温环境下的制冷效果,进而降低压缩机的排气温度、提高制冷效果,以达到节能减排的目的。
有相关学者发现在-10℃~-15℃的低温环境下,补气増焓热泵系统具有良好的制热效果和供暖温度,能够满足北方地区的冬季采暖。
但是随着温度的不断升高,补气性能的效果却逐渐变差。
在低温环境下,带闪发器的热泵系统比带过冷器的热泵系统更能够满足寒冷地区的供热需求,但是该系统却仅仅适合小型的空气源热泵系统。
经过大量的研究现状表明,喷液冷却的压缩机引入辅助换热和性能优良的混合工质之后,空气源热泵系统的低温适应性进一步得到提高,但是该系统的可靠性却没有得到改善,因此补气増焓热泵系统的应用仍需要研究。
供暖用低温空气源热泵技术发展现状及前景展望
供暖用低温空气源热泵技术发展现状及前景展望摘要:根据现阶段我国低温区域的空气源热泵相关领域的发展情况来讲,针对制冷剂的压缩环节进行的改良和发展是研究开发的重点和焦点问题,能够有效提升压缩机装置可以维持的工作稳定性,确保该设备能够处于低温的工作环境之下长时间平稳地工作,不过空气源热泵装置作为一个比较复杂的系统装置,有可能对其形成各类制约和影响的要素有很多,例如系统中的冷凝器装置与蒸发器装置可能对其工作过程产生比较直接的影响,针对现阶段的实际情况来讲,对其单独方面进行的相关改进和提升是远远不能满足其使用实际的,再加上设备有关的除霜问题,需要适当的解决方案,这样的情况就需要相关工程技术人员在空气源热泵系统装置的方方面面的情况来实施分析和讨论,从而对于空气源热泵系统装置产生有效的改进和提升。
关键词:供暖;低温空气源热泵技术;发展前景引言空气源热泵是一种利用空气作为热源的装置,通过使用一定量的电能,将低能量转换为高能量,具有效率、节能和环境保护等优点。
在双碳环境中,用空气源热泵取代燃煤锅炉可以减少煤炭消耗和碳排放,具有环保效益和推广价值。
空气源热泵在低温环境中存在缺陷。
随着环境温度的降低,空气源热泵产生的热量减少,出现严重问题时无法满足室内热负荷需求。
当蒸发器表面温度低于空气露点温度时,蒸发器表面结霜,当霜层厚度达到一定程度时,蒸发器的传热性能会随着霜层厚度的不断增加而下降,如下所示在水温低、环温低的情况下,压缩量较大,排气温度较高,对压缩机寿命产生不利影响。
针对这些问题,国内外研究人员进行了大量研究,提出了多种技术,如压缩机中间喷液冷却、双级压缩和复叠系统以提高空气源热泵的低温性能。
低温空气源热泵组与普通空气源热泵大不相同,具有较明显的优点和特点。
普通空气源热泵在低温下消耗大量热量,如果室外温度达到-10℃,加热能力和机组效率就会大大降低。
特别是在低温环境中,普通空气源热泵机组不能满足加热要求,在低温环境中很难实现加热效果。
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。
户用空气源热泵机组除霜方法的实验研究
( h n s t n l gn e ig Re e r h Ce tro e n Rerg r to up n ) C i e eNai a o En i e rn sa c n e fGr e fi ea in Eq ime t AB TRAC S T Co p r sa d a ay e h e er si gm eh d o h o s h l i-o r e m a e n n lz st r ed fo t t o sfrt eh u e odars u c n
机或者低压保护而影 响使用 , 因此必须深入研究 空气源热泵系统的除霜过程及其控制方法 。 逆 循 环 除 霜 是 目前 最 普 遍 采 用 的 除 霜方 法 : 除霜开始 时热泵 系统 由制热模 式转成制冷模式 , 这会 导致 压 缩 机 的 吸气 压力 突 然 升 高 、 气 压 力 排
rd cdf m 0 9Su d r一3℃/ 0 ;temeh do a r—tr cn a odt e e u e o 2 5St 9 n e r o 9 h to f n p esat a v i h f
lr ep e s r l cu t n wih t es tig d fo tn e p r t r f0 。 ;t et id me h a g r s u efu t ai t h et er sig tm e a u eo C o n h h r t — o sb n fca o t eo e ain sa i t fu i u d rt elW e ea u ec n iin。b t d i e eiilt h p r t tb l y o n t n e h O t mp r t r o dto o i u la st o rh a ig c p ct . F n l ,iu n tssmp y s mei r v me ta vc sf r e d ol we e t a a i n y i al l mi ae i l o mp o e n d ie o y l
空气源热泵冷热水机组结霜工况研究现状与进展
Ab t ac : Ai o r e he tpump a/ hil ri , a n wl v lpe a i s r t rs u c a he tc le s e y by de e o d he tng& r fi e a i n s u c e n e rg r to o r e b i g us d wi l . The sud n fos ng c n to fa rs ur e he tp m p he t h le n t e wi t r i k y t t e de y t y o r t o dii n o i o c a u i a/ il ri h n e s a e o is c
空 气 源 热 泵 冷 热 水 机 组 结 霜 工 况 研 究 现 状 与 进 展
姚 杨 Байду номын сангаас马 最 良
( 哈尔 滨 7业 大学 市政环 境工 程学 院 , - 黑龙 江 哈尔 滨 10 9 5 0 0)
摘
要 :在 分析 国内外研 究现状 的基 础上 , 出对 空气源 热泵冷 热水机 组冬 季结 霜工况 的研究 是 推广机 组应 指
用 的关键 , 指 出可 以采用计 算机 模拟 的方法 建立 空气源 热泵冷 热水机 组结 霜工 况 的模 型 , 并 以此对机 组 的运 行
工况进 行分 析 , 而 对机 组进 行仿 真 、 化 和控制 . 进 优 关键词 : 空气 源热 泵冷 热水机 组 ; 霜 ; 结 除霜控 制 ; 模拟 中 图分 类号 : U 3 . T 8 16 文献标 识码 : A 文章编 号 : 0 6 6 8 (0 20 - 0 6 0 10 - 7 02 0 )5 0 6 - 4
Fr si n wi t rf rars u c e t o tngi n e o i o r eh a p ump he tc le ni a/ hil ru t
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 AStudy of Air-source Heat Pump DefrostingLiu 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。
空气源热泵空调技术应用现状及发展前景
空气源热泵空调技术应用现状及发展前景摘要:空调是人们日常生活中不可或缺的设备,它的供暖、制冷等功能对人们的生活质量和水平有着重要的影响。
然而,由于传统技术的局限性,空调的设计和制造过程中,不仅会消耗大量的能源,还会产生有害的污染物,严重损害自然生态环境。
为此,技术人员应该加强空气源热泵技术的应用,减少空调系统的能源消耗和污染物的排放,并利用其内部循环、除霜等功能,实现更高效、更安全的空调系统。
关键词:空气源;热泵空调技术;应用现状;发展前景引言空气源热泵技术是一种新型能源利用技术,它不仅可以有效地减轻我国日益严重的环境污染,而且还可以从空气中提取出大量的热能,从而实现可再生能源的有效利用,因此,它已经被广泛地应用于各行各业,取得了显著的成果。
1 空气源热泵技术的原理空气源热泵技术是一种先进的能源技术,它与太阳能和地热能技术有很多相似之处。
这两种技术都能够有效地利用周围环境中的免费能源,并且都具有很好的节能环保效果。
空气源热泵系统由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流器等部件组成。
空气源热泵可以根据容量大小分为小型、中型和大型,而且还可以根据组合方式分为整体式和模块化等多种类型,从而满足不同的应用需求。
空气源热泵的运行机制依赖于卡诺循环,它将定温和绝热过程有机结合,形成一个可逆的热力循环,其中,逆卡诺循环则是利用媒自身的放热特性,将低温的能量转换为高温能量,从而满足热泵的需求。
空气源热泵是一种高效、节能的热能转换装置,它可以将外界环境中的转化为冷媒的热能,再经过压缩装置提高温度,最终冷凝装置将热量增加传热工质的温度及压力,使得热泵水箱内的水得以加热,实现热泵的加热功效。
热泵完成热量转换之后,通过主机内部各种管路及辅助元器件,将热媒循环至蒸发装置,以实现热媒循环至蒸发装置再次吸热过程,最终实现热泵的制热及制冷的效果。
2空气源热泵空调技术的系统内容2.1循环系统一般来说,空气源热泵技术的实际应用中,循环系统扮演着至关重要的角色,它可以分为双级压缩、准二级压缩、多源耦合和复叠式压缩等几种形式,这些形式的循环系统可以有效地保证空调的供暖、制冷等功能的正常运行,同时也不会消耗太多的电力资源,从而有助于维护和改善生态环境。
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空气源热泵除霜方法的研究现状及展望空气源热泵是一种利用室外空气中的热能加热室内环境的系统,可以
用于取暖和热水供应。
然而,在使用过程中,空气源热泵面临着除霜问题。
因此,研究除霜方法成为了热泵技术的研究热点。
以下是空气源热泵除霜
方法的研究现状及展望。
目前,空气源热泵的除霜方法主要有以下几种:
1.周期性的逆转热泵周期:这种方法通过逆转制冷循环的工作过程,
将表面冰层融化,并把融化水排出系统。
这种方法简单直接,但能耗较高。
2.电热除霜:在热泵蒸发器表面安装电加热器,通过加热使冰层融化。
这种方法较为常见,但能耗较高。
3.感应电热除霜:将热泵蒸发器表面加热片替换为线圈,通过感应加
热的方式进行除霜。
这种方法能耗较低,但材料成本较高。
未来,对空气源热泵除霜方法的研究将继续深入。
以下是几个可能的
展望:
1.新型材料的应用:目前,电热除霜方法和感应电热除霜方法在能耗
和成本方面存在一定的问题。
因此,研究者可以将目光投向新型材料的研发。
比如,通过设计特殊导热材料,提高蒸发器表面的热传导能力,从而
加快除霜过程。
2.微创技术的应用:目前,空气源热泵的除霜方法大都需要停机进行
操作,影响系统的正常运行。
因此,研究者可以探索微创技术的应用,例
如利用微小的振动或者声波,直接作用于蒸发器表面,从而减少除霜时间。
3.智能控制系统的应用:目前,空气源热泵的除霜方法大多是基于定时或者温度的设定。
由于室外环境的变化,这种方法往往无法满足实际需求。
因此,研究者可以借助智能控制系统,结合室内外温度和湿度的实时监测数据,实现智能化的除霜控制。
总之,空气源热泵除霜方法的研究现状较为成熟,但在能耗和成本方面仍存在一定问题。
未来的研究可以探索新型材料、微创技术和智能控制系统的应用,从而实现更加高效和可靠的除霜方法。