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行業新聞

利用熱氣旁通抑製空氣源熱泵結霜可行性研究

時間:2016-11-05

目前空氣源熱泵比較常用的化霜方式是通過四通閥換向閥動作,使空調器由製熱循環變為製冷循環,冷媒在係統中逆向流動,壓縮機排出的高溫製冷劑進入室外機進行化霜。在化霜過程中,內風機停止工作,內機不僅不製熱,反而會吸收室內的熱量,導致室內側溫度波動大。所以從舒適性角度講,這種逆向除霜方法亟待改進。利用熱氣旁通能夠抑製熱泵結霜的速度和結霜程序,延長熱泵的化霜周期。熱氣旁通抑製空氣源熱泵結霜的方法還有一些技術難點無法攻克,沒有實現產品化。

 

一、熱氣旁通抑製空氣源熱泵結霜技術原理及應用難點

 

熱氣旁通抑製空氣源熱泵結霜技術需要在室外機係統中增加一個壓縮機蓄熱裝置,一個電磁閥,一個板式/套管式換熱器,一段毛細管和一個單向閥,詳見原理圖。蓄熱裝置固定在壓縮機周圍,內裝有乙二醇溶液,吸收壓縮機廢熱。當需要熱氣旁通抑製空氣源熱泵結霜時,電磁閥開啟,此時壓縮機旁通一部分排氣到板式/套管式換熱器,與製熱循環中節流後的冷媒換熱。旁通的高溫排氣放熱後冷凝成液體,經毛細管節流後進入蓄熱裝置,吸收熱量後經過氣液化離器吸入到壓縮機。製熱循環中節流後的冷媒在板式/套管式換熱器中吸熱蒸發,大大減輕了室外換熱器的換熱負擔,達到抑製機組結霜,延長化霜周期的目的。

 

熱氣旁通抑製空氣源熱泵結霜技術無需停壓縮機,四通閥無需換向,對室外側環境溫度影響很小,大大提高了用戶舒適性體驗。

 

熱氣旁通抑製空氣源熱泵結霜技術雖有諸多優勢,但在應用上存在一定困難:1、該技術是利用壓縮機排氣與製熱循環中節流後的冷媒換熱,換熱量相對較小,如果室外換熱負荷太大,熱氣旁通無法滿足,那麽機組依然需要換向除霜,影響室內舒適性;2、旁通的冷媒經過板式換熱器後被冷凝成液體,再通過毛細管節流,如果直接進入氣液分離器,可能會造成壓縮機吸氣帶液,直接威脅到壓縮機壽命,因此,必須額外通過其他加熱方式來保證壓縮機不會回液;3、熱氣旁通會導致室內側供熱減少,必須合理控製熱氣旁通量,保證室內製熱舒適性。

利用熱氣旁通抑製空氣源熱泵結霜可行性研究

二、熱氣旁通抑製空氣源熱泵結霜技術方案可行性分析

 

針對上述難點,AG環亞88將從以下幾個方麵分析氣旁通抑製空氣源熱泵結霜技術在應用上的可行性:

 

1、通過控製熱氣旁通開啟的條件,減少室外側換熱負荷通過控製電磁閥開啟和關閉的條件,使空氣源熱泵機組剛有結霜趨勢時就進入抑製結霜模式,減少室外側換熱負荷,確保室外熱器不結霜或結霜不再惡化。

 

空氣源熱泵機組製冷運行時,電磁閥關閉。製熱運行時,當空氣源熱泵機組連續一段時間檢測到T低壓對應飽和溫度低於設定值,電磁閥開啟,進入抑製除霜運行模式。當空氣源熱泵機組連續一段時間檢測到T低壓對應飽和溫度高於設定值時,電磁閥關閉,退出抑製除霜模式。

 

2、利用蓄熱裝置吸收壓縮機廢熱,解決吸氣帶液問題,利用熱氣旁通抑製機組結霜時,由於壓縮機排出的氣態製冷劑直接旁通到板式/套管式換熱器中進行換熱,從換熱器中出來的製冷劑被冷卻成液態製冷劑,經過毛細管節流成氣液兩相,如果不經過換熱直接被吸進壓縮機,就會對壓縮機造成嚴重回液,甚至液壓縮,嚴重損害壓縮機壽命。為了解決吸氣帶液問題,在壓縮機周圍增加一個蓄熱裝置,內裝有乙二醇溶液,吸收壓縮機廢熱。旁通的冷媒經過毛細管節流後進入蓄熱裝置,在蓄熱裝置中吸熱蒸發為氣態,然後經過氣液分離器回到壓縮機。

 

3、通過控製邏輯控製旁通換熱量,保證室內製熱舒適性。當空氣源熱泵機組進入抑製除霜模式時,通過合理控製外機和內機電子膨脹閥的開度來調節旁通換熱量,在保證室內製熱舒適性的同時,盡量延長機組化霜周期。

 

三、試驗驗證

 

在一台六匹的側出風多聯機上進行改裝,在壓縮機周圍增加一個蓄熱裝置,由於空氣源熱泵機組結構緊湊,為節約空間,在冷凝器出口處增加一個套管式換熱器。

 

試驗現象如下:試驗在室內側20/15,室外側0/0的惡劣除霜工況下進行,當空氣源熱泵機組連續運行三十分鍾後,冷凝器上霜層較厚,低壓飽和溫度連續低於設定值兩分鍾,此時電磁閥開啟,空氣源熱泵機組進入抑製除霜模式,化霜感溫包溫度不再下降,緩慢升高,室內側製熱量略有下降。持續六分鍾後,冷凝器霜層較薄,空氣源熱泵機組檢測到低壓飽和溫度高於設定值,一分鍾後電磁閥關閉,推出抑製除霜模式,室內側製熱量開始提高。抑製除霜模式期間,室內側溫度下降1.2攝氏度。

 

整個製熱模式運行期間,空氣源熱泵機組吸氣過熱度都在零度以上,壓縮機沒有吸氣帶液。

 

最後,試驗證明了熱氣旁通抑製除霜技術在空調產品上應用的可行性,與傳統化霜技術相比,熱氣旁通抑製除霜可以延長空氣源熱泵機組的化霜周期,提高用戶舒適性。


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