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利用热气旁通抑制空气源热泵结霜可行性研究

时间:2015-11-05

目前空气源热泵比较常用的化霜方式是通过四通阀换向阀动作,使空调器由制热循环变为制冷循环,冷媒在系统中逆向流动,压缩机排出的高温制冷剂进入室外机进行化霜。在化霜过程中,内风机停止工作,内机不仅不制热,反而会吸收室内的热量,导致室内侧温度波动大。所以从舒适性角度讲,这种逆向除霜方法亟待改进。利用热气旁通能够抑制热泵结霜的速度和结霜程序,延长热泵的化霜周期。热气旁通抑制空气源热泵结霜的方法还有一些技术难点无法攻克,没有实现产品化。

 

一、热气旁通抑制空气源热泵结霜技术原理及应用难点

 

ag亚游只为非凡热气旁通抑制空气源热泵结霜技术需要在室外机系统中增加一个压缩机蓄热装置,一个电磁阀,一个板式/套管式换热器,一段毛细管和一个单向阀,详见原理图。蓄热装置固定在压缩机周围,内装有乙二醇溶液,吸收压缩机废热。当需要热气旁通抑制空气源热泵结霜时,电磁阀开启,此时压缩机旁通一部分排气到板式/套管式换热器,与制热循环中节流后的冷媒换热。旁通的高温排气放热后冷凝成液体,经毛细管节流后进入蓄热装置,吸收热量后经过气液化离器吸入到压缩机。制热循环中节流后的冷媒在板式/套管式换热器中吸热蒸发,大大减轻了室外换热器的换热负担,达到抑制机组结霜,延长化霜周期的目的。

 

热气旁通抑制空气源热泵结霜技术无需停压缩机,四通阀无需换向,对室外侧环境温度影响很小,大大提高了用户舒适性体验。

 

ag亚游只为非凡热气旁通抑制空气源热泵结霜技术虽有诸多优势,但在应用上存在一定困难:1、该技术是利用压缩机排气与制热循环中节流后的冷媒换热,换热量相对较小,如果室外换热负荷太大,热气旁通无法满足,那么机组依然需要换向除霜,影响室内舒适性;2、旁通的冷媒经过板式换热器后被冷凝成液体,再通过毛细管节流,如果直接进入气液分离器,可能会造成压缩机吸气带液,直接威胁到压缩机寿命,因此,必须额外通过其他加热方式来保证压缩机不会回液;3、热气旁通会导致室内侧供热减少,必须合理控制热气旁通量,保证室内制热舒适性。

利用热气旁通抑制空气源热泵结霜可行性研究

二、热气旁通抑制空气源热泵结霜技术方案可行性分析

 

针对上述难点,我们将从以下几个方面分析气旁通抑制空气源热泵结霜技术在应用上的可行性:

 

1、通过控制热气旁通开启的条件,减少室外侧换热负荷通过控制电磁阀开启和关闭的条件,使空气源热泵机组刚有结霜趋势时就进入抑制结霜模式,减少室外侧换热负荷,确保室外热器不结霜或结霜不再恶化。

 

空气源热泵机组制冷运行时,电磁阀关闭。制热运行时,当空气源热泵机组连续一段时间检测到T低压对应饱和温度低于设定值,电磁阀开启,进入抑制除霜运行模式。当空气源热泵机组连续一段时间检测到T低压对应饱和温度高于设定值时,电磁阀关闭,退出抑制除霜模式。

 

ag亚游只为非凡2、利用蓄热装置吸收压缩机废热,解决吸气带液问题,利用热气旁通抑制机组结霜时,由于压缩机排出的气态制冷剂直接旁通到板式/套管式换热器中进行换热,从换热器中出来的制冷剂被冷却成液态制冷剂,经过毛细管节流成气液两相,如果不经过换热直接被吸进压缩机,就会对压缩机造成严重回液,甚至液压缩,严重损害压缩机寿命。为了解决吸气带液问题,在压缩机周围增加一个蓄热装置,内装有乙二醇溶液,吸收压缩机废热。旁通的冷媒经过毛细管节流后进入蓄热装置,在蓄热装置中吸热蒸发为气态,然后经过气液分离器回到压缩机。

 

ag亚游只为非凡3、通过控制逻辑控制旁通换热量,保证室内制热舒适性。当空气源热泵机组进入抑制除霜模式时,通过合理控制外机和内机电子膨胀阀的开度来调节旁通换热量,在保证室内制热舒适性的同时,尽量延长机组化霜周期。

 

三、试验验证

 

ag亚游只为非凡在一台六匹的侧出风多联机上进行改装,在压缩机周围增加一个蓄热装置,由于空气源热泵机组结构紧凑,为节约空间,在冷凝器出口处增加一个套管式换热器。

 

试验现象如下:试验在室内侧20/15,室外侧0/0的恶劣除霜工况下进行,当空气源热泵机组连续运行三十分钟后,冷凝器上霜层较厚,低压饱和温度连续低于设定值两分钟,此时电磁阀开启,空气源热泵机组进入抑制除霜模式,化霜感温包温度不再下降,缓慢升高,室内侧制热量略有下降。持续六分钟后,冷凝器霜层较薄,空气源热泵机组检测到低压饱和温度高于设定值,一分钟后电磁阀关闭,推出抑制除霜模式,室内侧制热量开始提高。抑制除霜模式期间,室内侧温度下降1.2摄氏度。

 

ag亚游只为非凡整个制热模式运行期间,空气源热泵机组吸气过热度都在零度以上,压缩机没有吸气带液。

 

ag亚游只为非凡最后,试验证明了热气旁通抑制除霜技术在空调产品上应用的可行性,与传统化霜技术相比,热气旁通抑制除霜可以延长空气源热泵机组的化霜周期,提高用户舒适性。