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空氣源熱泵除霜簡述

發布時間:2021-08-13 16:42 點擊數:
     作為一種可利用大氣中低品位能源的節能型供熱空調設備,空氣源熱泵因具有節能、兼 顧供冷供熱功能、使用靈活、所占空間小、利用效率高、環境友好等優點,在我國長江中下游地區、西南地區以及華南地區得到了廣泛應用。隨著中國2030碳達峰,2060碳中和的目標形成,空氣源熱泵必然會更快的更廣的得到發展。然而,空氣源熱泵在冬季低溫、高濕工況下運行時,室外蒸發器表面容易結霜,霜層會增加傳熱熱阻,導致空氣流通截面積減小、流動阻力增加,使得空氣流量減少、蒸發溫度降低,機組制熱性能惡化;在北方嚴寒地區,化霜控制得當與否還影響到了系統的可靠性。長時間不化霜有可能導致系統低壓偏低,損傷壓縮機。頻繁化霜又會導致熱泵工作異常,影響制熱效果及能效。目前,逆循環除霜、熱氣旁通除霜、相變蓄能除霜是常見的3種除霜技術,其原理和存在問題各不相同。
 
1.逆循環除霜
 
逆循環除霜是目前使用范圍較為廣泛的一種除霜技術。當熱泵機組在逆循環除霜模式下運行時,其室外換熱器作為冷凝器,室內換熱器作為蒸發器,利用四通換向閥改變制冷劑的流向,即壓縮機出口的高溫高壓制冷劑氣體,直接進入室外側換熱器進行冷凝放熱,而非進入室內側換熱器,將放出的熱量用于除霜。除了四通換向閥,逆循環除霜不需要其他復雜部件,具有系統簡單、技術成熟及成本低等優點。但該除霜方式也存在一些問題,如室內舒適度差、除霜時間長、能耗較高以及除霜能量來源不足等問題。針對上述問題,有研究發現相比熱力膨脹閥,采用電子膨脹閥作為節流裝置更容易縮短逆循環除霜時間。另外,隨著室外相對濕度的增加,系統能耗、除霜耗時、從室內攜帶的熱量呈下降趨勢。
               
空氣源熱泵
2.熱氣旁通除霜
 
針對逆循環除霜導致的室內舒適性不足的問題,有的廠家采用了熱氣旁通除霜,即壓縮機與室外換熱器之間設置旁通管,通過開啟旁通電磁閥,使壓縮機排氣直接進入室外換熱器進行除霜。采用熱氣旁通除霜技術除霜時,室內換熱器側風機關閉,熱氣旁通除霜的熱量來源于壓縮機的耗功,而非吸取室內的熱量。因此,相比于逆循環除霜,熱氣旁通除霜可保證室內的舒適性。與逆循環除霜相比,熱氣旁通除霜的能量利用效率高,除霜損失小。但熱氣旁通除霜的時間較長,為逆循環除霜的2倍以上。
 
3.相變蓄能除霜
 
上述逆循環除霜和熱氣旁通除霜都存在熱量來源不足的問題,有學者提出了一種蓄能除霜技術,即在制熱模式下,將部分熱量蓄存起來,需要除霜時再將熱量釋放出來。蓄能除霜有利于提高除霜過程中室內的熱舒適度及系統穩定性。盡管帶蓄熱裝置的熱泵系統解決了除霜時的低位熱源問題,但并未解決除霜時系統仍需逆循環運行,室內換熱器無法持續供熱的問題。
 
結語
 
(1)逆循環除霜裝置結構簡單、技術成熟,但除霜過程中存在室內舒適性較差、除霜能量來源不足等問題,建議配合使用蓄能除霜技術。
 
(2)與逆循環除霜相比,熱氣旁通除霜可改善除霜過程的室內舒適度,但熱氣旁通除霜存在低位熱量不足的問題,并且其除霜的熱量來自壓縮機,除霜時間較長,需優化熱氣旁通除霜方式以縮短除霜時間。
 
(3)蓄能除霜系統的除霜效果優于逆循環除霜和熱氣旁通除霜,但目前蓄熱器的蓄熱量較少,影響其進一步應用。
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