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空氣源熱泵幾種常用的除霜方法
空氣源熱泵是高效節(jié)能的環(huán)保型供熱裝置,通過消耗少量的高位能使環(huán)境空氣中的低品位熱能得到充分利用,具有無污染物排放的特點(diǎn),符合生態(tài)供熱的理想模式。目前,空氣源熱泵在中小型建筑中的應(yīng)用日趨廣泛,在替代燃煤供熱等工程中發(fā)揮著越來越重要的作用。但其在低溫高濕環(huán)境下容易結(jié)霜,導(dǎo)致制熱量不足,制約著空氣源熱泵的發(fā)展。因此,提高除霜技術(shù)是推進(jìn)空氣源熱泵發(fā)展的必要條件。
20世紀(jì)50年代以來,國內(nèi)外學(xué)者在結(jié)霜機(jī)理、熱泵機(jī)組的除霜及其控制方法等方面做了大量的研究工作,指出了低位熱源不足是導(dǎo)致常規(guī)除霜綜合性能差的根本原因,為除霜方法的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。目前國內(nèi)外常用的除霜方法有逆循環(huán)除霜、熱氣旁通除霜和蓄能除霜法。以下對這三種除霜方法做簡要介紹。
1.逆循環(huán)法
除霜時,四通換向閥動作,改變制冷劑流向,讓機(jī)組由制熱狀態(tài)轉(zhuǎn)化為制冷狀態(tài),壓縮機(jī)排出的高溫氣體直接通到室外換熱器中進(jìn)行融霜??梢钥闯鲞@種方法的除霜能量來自壓縮機(jī)耗功和從室內(nèi)吸收的熱量。在除霜啟動時,制冷劑以液態(tài)存在與氣液分離器中,壓縮機(jī)只有將吸氣壓力拉得很低,才能將制冷劑閃發(fā),造成融霜階段制冷劑流量很小,延長了除霜時間。
2.熱氣旁通法
除霜時,不改變制冷劑流向,機(jī)組保持制熱工作狀態(tài)不變,壓縮機(jī)排出的高溫氣體通過旁通管直接旁通一部分至室外換熱器進(jìn)行融霜。除霜的熱量來源為壓縮機(jī)所消耗的電力和壓縮機(jī)殼體的蓄熱量兩部分。值得指出的是,旁通除霜電磁閥的質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到除霜時間。除霜時間增長,耗功增大,除霜效果不佳。
蓄能除霜包括蓄熱水和相變材料蓄能等。相變蓄熱除霜是近年來提出的新的除霜方法。采用蓄能除霜模式除霜過程中,蓄能換熱器作為蒸發(fā)器,為除霜提供熱量。研究表明:蓄能除霜能夠提供相對較好的除霜熱源,縮短除霜時間,且恢復(fù)時間短,較之其他方法更有*性。缺點(diǎn)是初期投入成本高。
張杰教授對以上三種除霜方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對比,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:
表1 三種除霜方式比較
除霜模式 | 除霜時間/s | 除霜時排氣壓力平均值/Pa | 室外側(cè)換熱器翅片表面溫度/℃ | 室內(nèi)機(jī)恢復(fù)正常供熱時間/s |
逆循環(huán)除霜 | 390 | 1.05 | 24.0 | 280 |
熱氣旁通除霜 | 510 | 1.30 | 23.5 | 210 |
蓄能除霜 | 270 | 1.55 | 30.0 | 120 |
從表中可以看出:逆循環(huán)除霜系統(tǒng)除霜時的排氣壓力較小。采用熱氣旁通除霜模式時,排氣壓力平均值為1.30MPa,基本能滿足機(jī)組的正常運(yùn)行需要。而蓄能除霜較其他兩種模式的排氣壓力有所增加,使冷凝溫度提高,傳熱溫差加大,更有利于除霜。