無霜空氣源熱泵系統(tǒng)的實驗研究.pdf

1、本文基于空氣源熱泵結(jié)霜機理，從破壞結(jié)霜的兩個條件出發(fā)，提出了“無霜空氣源熱泵系統(tǒng)”（Nonfrosting Air Source Heat Pump System，Nonfrosting ASHP System）這一新的系統(tǒng)形式，并且設(shè)定了適用于新系統(tǒng)的運行模式，搭建了實驗臺，通過實驗驗證，證明此系統(tǒng)具有可行性且節(jié)能效果顯著。
　　本文研究了除霜機理，發(fā)現(xiàn)改變室外空氣的露點溫度使其低于翅片表面溫度或者保證凝結(jié)在翅片上的液體在低于0

2、℃時仍以液相狀態(tài)存在，做到以上兩方面任意一點就能從根本上防霜或者除去已經(jīng)結(jié)成的霜。在此設(shè)想基礎(chǔ)上，提出了無霜空氣源熱泵新系統(tǒng)，即在室外機部分布置溶液噴淋裝置，適時向室外機翅片管噴灑低凝固點的具有吸水性的霧狀防凍溶液。對無霜空氣源熱泵系統(tǒng)的熱濕傳遞機理分析后，提出了“連續(xù)噴淋”和“間歇噴淋”兩種運行模式，擬定了貯存溶液夏季集中再生的溶液再生模式。比較了現(xiàn)有除濕劑的特點，從系統(tǒng)需要出發(fā)，選取甘油水溶液作為噴淋溶液。
　　設(shè)計和搭建了無

3、霜空氣源熱泵實驗臺（Nonfrosting ASHP Experiment Rig），該實驗臺能在不同室外溫濕度條件下，進行空氣源熱泵常規(guī)除霜、溶液噴淋除霜實驗，并且對實驗數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動采集。經(jīng)過計算，系統(tǒng)COP相對誤差8.9％，COP相對值的相對誤差為2.2%，滿足實驗所需精度。
　　在不同室外環(huán)境下，進行了溶液連續(xù)噴淋防霜實驗和溶液間歇噴淋除霜實驗，并與常規(guī)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的逆循環(huán)除霜進行對比。實驗證明對無霜空氣源熱泵兩種運行模式而

4、言，“連續(xù)噴淋”模式能防止結(jié)霜，“間歇噴淋”模式能及時、高效地融化霜層，新系統(tǒng)具有可行性。比較三種運行模式下的機組自身性能指標(biāo)，熱舒適性和經(jīng)濟性指標(biāo)，溶液噴淋時，機組穩(wěn)定性較強，且能連續(xù)供熱，送風(fēng)溫度基本無變化。比較運行周期內(nèi)系統(tǒng)的綜合能效系數(shù)COPe（Coefficient of Performance equivalent），間歇噴淋最佳，逆循環(huán)除霜次之，連續(xù)噴淋較差；當(dāng)綜合考慮熱舒適性和經(jīng)濟性指標(biāo)E&TCI（Economic an

5、d Thermal Confort Index）時，間歇噴淋最佳，連續(xù)噴淋次之，逆循環(huán)除霜最差。
　　實驗探索了連續(xù)噴淋模式最優(yōu)運行時間控制方式。以風(fēng)量變化為基本標(biāo)準(zhǔn)，提出了θ判據(jù)來控制噴淋開始和結(jié)束時間。通過實驗確定噴淋溶液的適宜濃度范圍是35~65%，單位迎風(fēng)面積噴淋流量0.53~0.64t/(h·m2)。
　　綜合來看，無霜空氣源熱泵系統(tǒng)有較強可行性，相對逆循環(huán)除霜優(yōu)勢顯著。在對實驗數(shù)據(jù)進行分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，最后提出了