采暖季馬上就要來臨,近兩年國家大力推行“煤改清潔能源”政策,作為替代燃煤的最佳方式之一,空氣源熱泵因為節(jié)能、環(huán)保、安全等特性受到了更多的青睞。
空氣源熱泵通過逆卡諾原理消耗極少的電能,吸收空氣中大量的低溫熱能,通過壓縮機的壓縮變?yōu)楦邷責崮?,再將熱量轉(zhuǎn)移到水中,通過熱水或熱風循環(huán),將熱量傳達室內(nèi)。即使在低溫環(huán)境中,屋內(nèi)也可以恒溫控制在18℃~22℃,達到國家采暖標準。
空氣源熱泵適應性廣,理論上—35℃以上環(huán)境皆可用。在平均氣溫為—5℃的環(huán)境溫度下,每耗1度電,可產(chǎn)生3度電以上的熱量,節(jié)能效益達到75%,而在—15℃的環(huán)境下,消耗1度電,也可產(chǎn)生2度電以上的熱量,與電輻熱相比的節(jié)能效益達到70%。冬季季節(jié)綜合能源利用率≥3.0,一次能源利用率可達0.825~1.122,季節(jié)綜合一次能源利用率為0.97,遠高于電直接供暖和燃煤、燃氣供暖的方式。并且適用于眾多領域:
一、戶式采暖
“煤改電”不是簡單使用電熱鍋爐、蓄熱式電暖氣、電熱膜、電熱纜等電熱裝置。這些直接電熱的方式,看似滿足了供熱需求,實際卻是典型的“高能低用”,轉(zhuǎn)換效率不足40%,約60%的能源在電熱轉(zhuǎn)換中被白白浪費。大規(guī)模推廣的話,反而增加了燃煤消耗,進而加劇污染排放?!懊焊碾姟苯^不等于“煤改電熱”。
宜電則電,北方地區(qū)可采用空氣源熱泵。利用電力作為驅(qū)動力做功,從室外空氣中取熱,把熱量提至適合采暖的溫度,再釋放到室內(nèi)。由此,消耗1度電可產(chǎn)生3度甚至更多熱量,效率遠高于直接電熱方式。近年來我國在此方向的技術進步迅速,通過新的壓縮機技術、變頻技術和新的系統(tǒng)形式,已經(jīng)把空氣源熱泵的適用范圍擴展到-30℃的低溫環(huán)境。這就使得空氣源熱泵在絕大多數(shù)地區(qū)都可以作為高效的電熱轉(zhuǎn)換方式。
二、集中供暖
熱泵分布式供暖,利用空氣源熱泵為小區(qū)進行集中供暖。不管是新建小區(qū)還是“煤改電”后的二次改造小區(qū),都有很大優(yōu)勢。
沒有集中供熱系統(tǒng)所必須具備的熱源廠、一次網(wǎng)、換熱站、二次網(wǎng)、用戶散熱設施等環(huán)節(jié),接電就可以供暖,使用功率分配系統(tǒng),可有效的避免電力增容。與城市熱力管網(wǎng)相比,省去開挖道路,鋪設熱力管道的巨額投資,省時、省錢。系統(tǒng)可放置于樓頂平臺或地下室,利用了閑置空間,無需占用城市寶貴的土地空間,為用戶創(chuàng)造效益。
三、商用熱水領域
除了煤改電采暖工程,商用熱水改造市場也如“雨后春筍”般涌現(xiàn)出來,特別是在北方地區(qū)。越來越多的酒店和賓館熱水改造項目已經(jīng)成為“新戰(zhàn)場”,在政府推行煤改清潔能源采暖的同時,商用熱水項目改造領域也在發(fā)力。
空氣能熱泵熱水環(huán)保節(jié)能,改造后很多工程的運行費用比燒煤更少。還能實現(xiàn)全年無人管理,系統(tǒng)自動運行,不存在壓力容器等高危設備,安全性能較鍋爐很強。不需增加鍋爐的日常維保、檢測及管理人員費用。
四、供暖制冷一體化
長久以來,空氣源熱泵都以提供“制熱”為主要功能。隨著技術和市場的推移,該設備的另一個功能,“制冷”,也越來越被重視。實際上從硬件的構成角度上分析,它就是一臺可以采暖、制冷的中央空調(diào)主機。
近兩年,以綜合提供“冷+暖”的空氣源熱泵兩聯(lián)供產(chǎn)品應運而生。兩聯(lián)供產(chǎn)品蒸發(fā)器的面積、蒸發(fā)器的換熱風量、翅片的間距都大于中央空調(diào)。夏季制冷時蒸發(fā)器變成了冷凝器,冷凝器在室外起到了散發(fā)熱量的作用,因此,它散發(fā)的熱能的性能優(yōu)越于中央空調(diào),也就是說,它在制冷時的性能優(yōu)越于中央空調(diào)(相同型號的風冷機組)。
該產(chǎn)品采用一臺主機作為冷熱源,多搭配輻射盤管和風機盤管并存的末端系統(tǒng)。兩者構成一個以輻射供暖供冷為主,風機盤管為輔的兼顧除濕功能的冷暖系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)風冷模塊,明顯更加舒適,更加節(jié)能。對此,有媒體同行指出:空氣源熱泵兩聯(lián)供將對空調(diào)行業(yè)進行“末端革命”,對壁掛爐行業(yè)進行“熱源革命”。
五、校園熱水BOT
在學校熱泵工程BOT模式中,經(jīng)銷商先出資建造,然后自己經(jīng)營。等到一定時期之后,該經(jīng)銷商再無償轉(zhuǎn)讓給校方,由學校接受繼續(xù)經(jīng)營。也可以直接收取熱水的費用,就是賣熱水給學校,每一噸熱水收相應的費用。
空氣源熱泵中央熱水系統(tǒng),能實現(xiàn)24小時供應熱水,給學生帶來極大的方便,學生在校園內(nèi)就可以享受澡堂的待遇。大大提高了學校后勤服務水平,提高學校的硬件設施??諝庠礋岜霉?jié)能環(huán)保,(熱泵市場水印)符合國家當前政策方向;安全,完全實現(xiàn)水電分離,學生用水絕無觸電隱患;方便、舒適。學生不出學校即可洗熱水澡;其靈活的商業(yè)模式也為學校減輕負擔。
六、工農(nóng)業(yè)、服務業(yè)烘干
熱泵烘干作為節(jié)能、農(nóng)機與暖通領域交叉發(fā)展的潛力市場,近年來整體處于快速發(fā)展期,受到政府部門,以及暖通、農(nóng)機、農(nóng)產(chǎn)品加工、環(huán)保等諸多行業(yè)越來越多的關注。
烘干市場一直是我國農(nóng)機市場的短板,食品、茶葉、藥材、污泥烘干率平均水平比較低,但也正因為如此,熱泵烘干機市場發(fā)展?jié)摿薮?,提升空間多。隨著熱泵烘干機銷量不斷增多,其應用效果也逐漸被更多的人認可,目前主要有農(nóng)業(yè)、工業(yè)和服務業(yè)三大重點領域。
從現(xiàn)在的能源結(jié)構、環(huán)境壓力來說,熱泵烘干的發(fā)展?jié)摿Ψ浅4?。?jù)統(tǒng)計,同等工況下熱泵烘干系統(tǒng)比燃煤系統(tǒng)節(jié)能70%;碳排放量低70%;PM10、PM2.5等可吸入顆粒污染物下降99%。
七、農(nóng)業(yè)大棚恒溫
對于嚴寒地區(qū)的蔬菜、水果和花卉大棚而言,如果不對大棚進行采暖,直接影響了農(nóng)民的經(jīng)濟收入。所以在這些地區(qū)長期使用燃煤熱風爐、采暖爐等設備,不僅能耗高、污染大,溫度不穩(wěn)定。隨著國家推行節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟政策后,這些設備已經(jīng)被明令禁止。
為保證冬季農(nóng)產(chǎn)品供應,同時減少冬季農(nóng)業(yè)生產(chǎn)燃煤污染,北京、河北、河南、山西等省份已經(jīng)明令對郊區(qū)冬季燃煤取暖農(nóng)業(yè)大棚進行改造,對“育種、育秧、育苗”等籽種農(nóng)業(yè)設施實施空氣源熱泵等清潔能源改造??諝庠礋岜么钆涞嘏⑸崞?、風盤,不僅發(fā)熱均勻、升溫快,而且智能控制蔬菜大棚內(nèi)的溫度,更適合蔬菜溫室大棚的恒溫采暖。
八、畜牧業(yè)養(yǎng)殖供暖
隨著空氣能產(chǎn)品的推廣,其他應用領域也逐漸廣泛,不僅為人們提供了舒適的熱水、采暖、制冷等需求,在畜牧養(yǎng)殖業(yè)也得到了很好的利用。
以農(nóng)村最多的養(yǎng)豬場為例。我相信豬場采暖的方式很多,有燒煤爐、電空調(diào),塑料大棚、熱風機、燒沼氣、電地暖的。
但目前最好用的就是空氣源熱泵。優(yōu)點首先得說省電。通過測試,使用空氣源熱泵耗電量比普通電產(chǎn)品節(jié)省70%。雖然說是初期投資有點大,但費用后期可以幫他們省回來。比電采暖的使用壽命長,可以用到7年到10年。還有一個好處就是智能化,只需要把溫度調(diào)好,不需要耗費太多的人力物力,無形中省了一筆人工費用,而且設備穩(wěn)定,故障率低。
九、工業(yè)高溫應用
以電鍍?yōu)槔?。電鍍工業(yè)是我國重要的加工行業(yè),據(jù)粗略估計,全國現(xiàn)有15000家電鍍生產(chǎn)廠,現(xiàn)有5000多條生產(chǎn)線和2.5~3億㎡電鍍面積生產(chǎn)能力。他們的電鍍工藝中需要持續(xù)不低于68℃的熱水,原來用的是燃油鍋爐,因為環(huán)境污染問題,當?shù)卣笏麄兿奁谡模_\鍋爐,否則工廠就只能停產(chǎn)。
而采用高溫熱泵,可以把溶液加熱到72℃,供到保溫水箱,水箱里的高溫溶液供給電鍍槽,工件和溶液逆流通過。工件鍍好后流出鍍槽。溶液經(jīng)過鍍槽后降溫到68℃。完全能夠滿足電鍍廠生產(chǎn)需求。
十、恒溫保存領域
作為一個新的市場,熱泵烘干在恒溫保存領域也逐漸嶄露頭角。
和冷庫低溫保存一樣,恒溫加熱保存也有著廣闊的市場,主要適用于一些工礦企業(yè)、醫(yī)院、高校、血站等有溫度要求的物品的保存和儲藏。比如化工原料、生物制劑、藥品、微生物培養(yǎng)、標本制作、菌種的培植等等。
這些物料往往性能不是很穩(wěn)定,甚至存在著較大的安全隱患,傳統(tǒng)的燃煤或電加熱方式,由于溫度不容易把控,因此也有著嚴重的弊端,熱泵烘干溫度恒定,且可以實現(xiàn)精準化操控,因此越來越受到市場歡迎,未來在恒溫保存領域的應用也會越來越廣。
總結(jié):空氣源熱泵應用廣闊
十大領域說完了,但是熱泵的應用領域遠遠沒有說完。比如家庭中央供水領域、兩聯(lián)供加廢熱回收領域、熱泵型干衣機領域等等??諝庠礋岜谜员l(fā)式的發(fā)展,在我們生活工作的各個領域攻城略地,開疆擴土。加以時日,空氣源熱泵必將形成巨大的萬億級的市場,以其節(jié)能、環(huán)保、高效、智能、安全等特點為社會做出更大的貢獻!
一個2000多平方米的公寓,需要做供暖,選擇的熱源是空氣源熱泵,末端是地板輻射供暖。
問題:如何進行供暖熱負荷的計算?如何進行熱泵機組的選型計算?用單套泵好,還是雙套泵好?
一般而言,公寓屬于民用居住建筑,應24小時連續(xù)供暖。所以,對于機組的選型,首先要進行的是負荷計算。
首先,基本耗熱量公式為:圍護結(jié)構耗熱量=傳熱系數(shù)×傳熱面積×室內(nèi)外計算溫差(室內(nèi)設計溫度-室外計算溫度)
Q=K×F×Δt
其中:Q,代表圍護基本耗熱量,W;
K,代表圍護傳熱系數(shù),W/(m2·℃);
F,代表圍護傳熱面積,m2;
Δt,代表室內(nèi)外計算溫差,℃。
當計算門、窗、墻、地面、屋頂各部分圍護結(jié)構的基本耗熱量時,只需代入對應的傳熱系數(shù)、傳熱面積即可。所需的傳熱系數(shù),可以通過查閱建筑熱工相關規(guī)范、圖集獲取。從《民用建筑熱工設計規(guī)范》(GB50176-2016)中可以查閱并計算出各種建筑圍護的熱工參數(shù),對其中最具代表性的標間進行演示計算:
某房間只有一面外墻和一個窗戶,房間面積為12m2:長為4m、寬為3m、層高為3m;窗戶寬為2m,高為2m。室內(nèi)供暖設計溫度取20℃,室外供暖計算溫度為-10℃。計算解析如下:
房間外墻(含窗戶)面積:
3m×3m=9m2
窗戶面積:2m×2m=4m2
墻體面積(不含窗戶):9m2-4m2=5m2
由基本耗熱量公式:Q=K×F×Δt可得,370粘土磚外墻的傳熱系數(shù)是1.56W/(m2·℃);單層玻璃塑鋼窗的傳熱系數(shù)是4.7W/(m2·℃);
墻體耗熱量:1.56×5×(18+10)=218W
窗體耗熱量:4.7×4×(18+10)=526W
標間耗熱量:218W+526W=744W
當有屋頂、地面或山墻時,地面的傳熱系數(shù)是0.30W/(m2·℃),屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)是1W/(m2·℃)。
地面耗熱量:0.30×12×(18+10)=101W
屋頂耗熱量:1×12×(18+10)=336W
山墻耗熱量:1.56×(4×3)×(18+10)=524W
當房間位于頂層、首層或把邊時,加上屋頂、地面或山墻的耗熱量便可以得到相應房間的基本耗熱量。請注意,此處可暫時忽略建筑的朝向修正、高度附加等因素。冷風滲透的耗熱量,可按照縫隙法計算或按基本耗熱量的30%進行估算。把所有房間的耗熱量加在一起就可得到整個建筑的基本耗熱量。另外,可以參考這個數(shù)值來計算負荷,然后適當放大,進行機組選型。
很多時候,還常用熱指標的方法進行計算,如表1:
▲表1
請注意,表1引自《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設計規(guī)范》(CJJ34-2010)。集中供熱地區(qū)(東北、華北、西北地區(qū))一般是按連續(xù)供暖進行考慮。而對于間歇供暖,應根據(jù)熱平衡進行折算,即間歇熱指標=連續(xù)熱指標×24/日供暖小時數(shù)。此外,這里的住宅指的是單元式多層住宅,農(nóng)村自建房可參考食堂、餐廳、禮堂這類單層建筑進行選取。一般面積較小的建筑取供暖熱指標的上限,面積較大的建筑取供暖熱指標的下限。
熱指標法其實是在缺少相關資料下的無奈之舉,有條件的人員應該注重現(xiàn)場的實際情況,了解建筑的用途,特別是留意外墻的保溫性,窗戶的開合情況,是單層還是雙層的建筑,這些都將影響建筑的實際計算負荷。鑒于熱指標計算存在的誤差和不確定性,此方法不推薦使用。
熱泵的選型要注意溫度和融霜的修正,熱泵的修正公式(空氣源熱泵實際工況下的制熱量)如下:
Q=q×K1×K2
Q,代表機組在實際工況下的制熱量(kW);
q,代表產(chǎn)品在標準工況下的制熱量(標準工況:室外空氣干球溫度7℃、濕球溫度6℃)(kW);
K1,代表使用地區(qū)室外空調(diào)計算干球溫度修正系數(shù),按產(chǎn)品樣本選??;
K2,代表機組融霜修正系數(shù),應根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)修正;當無數(shù)據(jù)時,可按每小時融霜一次取0.9,兩次取0.8。
利用溫度和融霜等修正方法比較繁瑣,某些樣本可以直接選擇對應室外供暖計算溫度下的制熱量。舉例而言,當室外供暖計算的溫度是-10℃時,查樣本的時候,可查對應溫度下的制熱量,比如:表2中的樣本是70kW的機組,在-10℃下的制熱量只有約46kW。
▲表2
下面使用熱指標法進行機組的選型計算,參照以前做過的類似工程和熱指標法,選取熱指標為70W/m2,則供暖熱負荷為:70×2000=120kW。
假設額定制熱量為70kW,有的企業(yè)是這樣算的:140/70=2,選2臺。這個計算結(jié)果是錯誤的,因為額定制熱量是在標準工況下得來的,即室外空氣干球溫度為7℃、濕球溫度為6℃下的制熱量。而此工程的室外計算參數(shù)是-10℃。查過樣本,70kW的機組設計工況的制熱量只有46kW。
所以應該這樣計算:140/46=3,可選3臺。
如果業(yè)主對供暖的效果要求比較高,可以考慮增加一臺同型號的機組備用,以應對極端天氣或部分機組出現(xiàn)故障。
總結(jié)
通常情況下,熱泵機組是依據(jù)室外的正常溫度進行選型的。而室外溫度在很多時候,要比這個溫度高,于是便出現(xiàn)了熱源的制熱能力增大,末端負荷卻減小的矛盾。為了解決這一問題,可以用控制熱泵機組臺數(shù)的方式進行調(diào)控。
此外,熱源與末端之間要加一個緩沖水箱。將熱泵機組制取的熱水先存于水箱里,等到末端需要時,再從水箱中取用,形成“熱泵至水箱”和“水箱至末端”的兩個小循環(huán)。
空氣能熱水器作用第四代熱水器,越來越多的消費者在使用空氣能熱水器,空氣能熱水器己經(jīng)是我們生活中不可缺少的電器,同時也深受大家的喜愛,但是我們在使用空氣能熱水器一段時間后可能會出現(xiàn)一些問題,所以如果想要空氣能熱水器正常運行的話,在生活中也必須要定期的保養(yǎng),而且還必須要時不時觀察空氣能熱水器的變化,冷媒是空氣能熱水器中比較重要的吸熱傳熱介質(zhì)。
現(xiàn)在我們就來為大家介紹一下空氣能熱水器缺冷媒會怎樣,以及如何判斷空氣能熱水器沒有冷媒?
空氣能熱水器沒有冷媒肯定不能制熱啦??諝饽軣崴髦茻岬脑碇皇峭ㄟ^四通閥把制冷的原理相反一下,原來制冷是風機吹熱風,制熱是風機吹冷風,壓縮機是同樣運轉(zhuǎn),冷媒需要循環(huán)。
步驟一:感
讓空氣能熱水器正常開啟一段時間后,感受一下主機風扇吹到身上的風感到很涼,水溫升溫很快,20度環(huán)境溫度下,家用機溫升每分鐘1度,55度水溫時壓縮機排氣溫不高于95度,就可以說是正常的。
步驟二:量
用溫度計測量主機的進、出風口的溫差,差值在8℃以上為正常,溫差越大說明空氣能熱水器的工況越好,好的可達10℃左右。
步驟三:看
在開機十幾分鐘后,查看到蒸發(fā)器(銅管上穿滿鋁片進行熱交換的部件)上均勻布滿冷凝水(像露水一樣),為正常(空氣濕度大時多,反之較少)。如果一半有一半沒有,則是中央空氣能熱水器缺氟的表現(xiàn),如局部結(jié)霜或結(jié)冰也不正常,上結(jié)霜說明冷媒過量,下結(jié)霜說明缺少冷媒。
步驟四:摸
如主機用人手能摸到的地方,可在開機十幾分鐘后用手摸。室外機有兩個銅閥門,一個接粗銅管,一個接細銅管。用手摸兩閥門應有溫差;粗的應比細的溫度低些,摸著比較涼為正常(在溫度高時也應有冷凝水),再摸主機的冷風是不是熱呼呼的,也可能是中央空氣能熱水器缺氟的表現(xiàn)。
步驟五:察
判斷中央空氣能熱水器缺氟步驟五:察
使用過半年以上的用戶,可察看主機的管道接頭和室外機閥門處是否有明顯的漏油跡象,如有明顯的漏油現(xiàn)象則表明機器有泄漏,因為油氟互溶,漏油必漏氟,漏氟必漏油。
以上就是今天給大家介紹的有關空氣能熱水器缺冷媒會怎樣以及如何判斷空氣能熱水器沒有冷媒的全部知識,我們在使用及空氣能熱水器的時候,要經(jīng)常去檢查空氣能熱水器的冷媒是否是足夠的,如果冷媒出現(xiàn)不夠的情況下,就要必須盡快添加,如果空氣能熱水器出現(xiàn)其他問題的話,要停止使用,必須要先找出原因,再進行解決問題。
您還有什么辦法來判斷空氣能熱水器是否缺冷媒的方法,歡迎留言補充。
隨著我國人民居住條件的改善,對生活熱水的需求量迅速上升。環(huán)境保護意識的增強,促進了空氣源熱泵熱水器的發(fā)展。這種以生產(chǎn)55℃生活熱水為目的的產(chǎn)品,在我國廣東、浙江一帶發(fā)展很快,并且有逐漸向北方發(fā)展的趨勢。隨著南方冬季采暖問題的提出,有的廠家開始研究和生產(chǎn)在冬季用于房間采暖的空氣源熱泵熱水系統(tǒng)。
空氣源熱泵是眾多熱泵技術中的一種,它以電能為驅(qū)動,夏季以室外空氣作為冷源,將冷量由系統(tǒng)輸送至室內(nèi);冬季以室外空氣為熱源,將熱量由系統(tǒng)輸送至室內(nèi)??諝庠礋岜米鳛橐环N低位熱源其儲量豐富,而且與傳統(tǒng)的供熱方式相比,空氣源熱泵既可以降低能耗,也可以減少對環(huán)境的污染。并且空氣源熱泵有著既能供熱又可以供冷、占用建筑空間小等優(yōu)點,受到越來越多地方的青睞。
但是,空氣源熱泵運行受周圍環(huán)境的溫濕度影響較大,在低溫環(huán)境下也存在著制熱量衰減和結(jié)霜的問題。在冬季空氣源熱泵對室內(nèi)進行供熱時,如果室外盤管的表面溫度低于0℃并且低于室外空氣的露點溫度,空氣源熱泵的室外盤管就會結(jié)霜。而空氣源熱泵室外換熱器表面的結(jié)霜會導致機組運行的可靠性差,結(jié)霜對熱泵運行主要有兩個影響:其一是大量結(jié)霜聚集會使蒸發(fā)器傳熱性能減弱,其二是結(jié)霜阻礙了室外盤管間的氣體流動,風機能量損耗增加。因此,隨著室外換熱器壁面霜層的增多,室外換熱器蒸發(fā)溫度下降、機組制熱量減少、風機性能衰減、輸入電流增大、供熱性能系數(shù)降低,嚴重時壓縮機會停止運行,以致機組不能正常工作。
空氣源熱泵在低溫高濕狀態(tài)下運行時的結(jié)霜和除霜問題已成為制約其高效運行的瓶頸,如何能夠有效的延緩空氣源熱泵結(jié)霜和高效快速的實現(xiàn) 室外換熱器除霜,減小因結(jié)霜和除霜過程對熱泵機 組和室內(nèi)環(huán)境造成的不利影響是關系到空氣源熱泵能否更廣泛和高效運行的關鍵問題。因此,研究和有效解決空氣源熱泵結(jié)霜問題對于推廣空氣源 熱泵技術起著至關重要的作用。
在供熱、制冷系統(tǒng)中,結(jié)霜是一種非常普遍的現(xiàn)象。當空氣中的水蒸氣接觸到溫度低于空氣露點溫度的表面時,就會發(fā)生相變結(jié)霜現(xiàn)象。
在成霜初期,獨立分散的霜類似于肋片,可以起到強化傳熱的作用,但隨著時間的推移,整個冷表面逐漸被霜所覆蓋,形成連續(xù)的霜層。作為多孔介質(zhì)的霜層由于導熱系數(shù)小,不僅會降低系統(tǒng)的傳熱性能,增加能耗,嚴重時甚至會造成系統(tǒng)堵塞,引發(fā)非常嚴重的后果。因此,研究結(jié)霜的機理以及發(fā)現(xiàn)有效的除霜方法一直是國內(nèi)外學者研究的重點。
由于空氣源熱泵冬季采用空氣作為熱源,所以,隨著室外溫度的降低其蒸發(fā)溫度也隨之降低,蒸發(fā)器表面溫度隨之下降甚至低于0℃。此時當室 外空氣在流經(jīng)蒸發(fā)器被冷卻時其所含的水分就會析出并依附于蒸發(fā)器表面形成霜層。
一直以來,國內(nèi)外學者對結(jié)霜過程的研究大多是以實驗為基礎,到后來才涉及到數(shù)值模擬。研究顯示,結(jié)霜現(xiàn)象發(fā)生的可能范圍是-12.8℃到5.8℃,室外干球溫度t和相對濕度φ是影響熱泵結(jié)霜的主要因素。當溫度和相對濕度達到一定條件后就容易出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象。KennedyLA[6]做了自然對流條件下豎直壁面的結(jié)霜實驗,結(jié)果表明 霜層形成達到準平衡狀態(tài)的時間大約需要3h,霜層 表面溫度接近0℃,其后在0℃上下振蕩,并且振 蕩周期隨著環(huán)境相對濕度變化而變化:當相對濕度減小時,震蕩周期變長。郝英立采用對自然對流條件下水平表面初始結(jié)霜過程實驗的研究方法中發(fā)現(xiàn),霜層在初始成長階段與充分成長階段有著不同的特點,隨著霜層的形成和增長,有效傳熱系數(shù) 迅速降低,自然對流傳熱系數(shù)減小,霜層厚度加速率變緩,霜層表面溫度逐漸升高。學者姚楊根據(jù)Clapcyron-Clausius方程和理想氣體狀態(tài)方程用理論推導出了計算霜層密度變化的結(jié)霜量變化率的公式,同時,考慮了結(jié)霜的厚度和密度隨時間的變化,為選取有效的除霜控制方法提供了依據(jù)。
目前,針對空氣源熱泵除霜的問題,種類方法有許多,本文主要通過逆循環(huán)除霜、熱氣旁通除霜、蓄能除霜以及電加熱除霜四種除霜方法的介紹以及對比來探討空氣源熱泵的除霜方式的特點。
2.1 逆循環(huán)除霜
空氣源熱泵除霜系統(tǒng)主要由壓縮機、室內(nèi)機、室外機、節(jié)流機構、四通換向閥、氣液分離器、蓄能換熱器、過濾器、電磁閥等組成。其系統(tǒng)的原理 圖見圖1。
逆循環(huán)除霜技術中利用四通換向閥改變制冷劑流向,機組逆向運行,除霜能量來自于壓縮機耗功和從室內(nèi)吸收的熱量,使制熱狀態(tài)變?yōu)橹评錉?/span>態(tài),室外機變?yōu)槔淠鬟M行除霜。在除霜期間,壓縮機排出的過熱狀態(tài)制冷劑蒸汽被送到室外機盤管進行融霜。當融霜完成后,熱泵運行再次逆轉(zhuǎn),重新開始供熱,從而達成除霜的目的。
這種方法不需要附加其他設備,除霜時間短,但是在除霜運行時,需要從建筑物內(nèi)吸熱,降低了室內(nèi)環(huán)境舒適性,換向閥需頻繁換向,易磨損且噪音較大,系統(tǒng)參數(shù)變化較大,并且在壓縮機停止供熱后,室內(nèi)溫度降低,對舒適度的影響較大。所以目前多以實驗研究為主。
2.2 熱氣旁通除霜
在熱氣旁通除霜技術中,通過不改變制冷劑流 向,使壓縮機排出的高溫氣體通過旁通管路從而直接流向蒸發(fā)器進行除霜。運用該種除霜方法時,四通閥不需要進行換向,融霜電磁閥進行開啟,關閉風機,壓縮機排氣經(jīng)旁通管路至室外機入口進行放熱除霜,融霜后的制冷劑通過四通換向閥進入氣液分離器,最后被壓縮機吸入。提高了室內(nèi)舒適性,減少了系統(tǒng)壓力的變化,并且除霜結(jié)束后能立刻進行制熱。清華大學石文星等人在一臺變頻空調(diào)器系統(tǒng)中采用熱氣旁通除霜的方法,通過對不同阻力的旁通電磁閥除霜進行實驗研究,實驗結(jié)果表明,熱氣旁通法除霜可以較大程度地改善室內(nèi)舒適性,換熱器除霜效果和除霜時間與旁通電磁閥的阻力大小有著密切的關系。而且得出實驗結(jié)論:旁通除霜電磁閥的質(zhì)量優(yōu)劣直接關系到除霜時間及除霜效果。采用阻力小的電磁閥可縮短除霜時間;反之,除霜時間增長,耗功增大,且除霜效果不佳。
但是熱氣旁通除霜的能量還是來自于壓縮機,除霜過程能量損耗較大,除霜時間比逆循環(huán)要長,而且在除霜過程中會導致壓縮機吸氣壓力升高,排氣溫度升高,壓縮機的工作狀態(tài)改變,對系統(tǒng)的正常使用不利。
2.3 蓄能除霜
空氣源熱泵蓄能除霜是將蓄熱技術和除霜技術有機結(jié)合的一種新系統(tǒng)。通過在傳統(tǒng)的空氣源熱泵中增設蓄熱器,將熱泵運行時的部分余熱貯存起來,作為熱泵除霜的低位熱源,解決傳統(tǒng)除霜能量主要來源于壓縮機問題,從而提高了機組運行的穩(wěn)定。在蓄能除霜方式,四通閥換向,在系統(tǒng)中增加蓄熱裝置,此時,蓄能換熱器作為蒸發(fā)器,除霜時蓄能裝置為蒸發(fā)器提供能量來化霜。學者胡文舉等人的實驗研究表明相變蓄能除霜系統(tǒng)可以有效保證除霜過程中壓縮機吸氣壓力在0.35MPa以上,室外溫度一定時,空氣濕度的增大會逐漸增加除霜所需能耗和時間;空氣相對濕度一定時,除霜能耗 和除霜時間會隨空氣溫度的降低先增加后減少,其中-3℃工況可作為設計相變蓄熱器除霜用最不利工況。
相比于傳統(tǒng)的空氣源熱泵除霜的工況,蓄能除霜方式中供水溫度穩(wěn)定,保證了室內(nèi)的熱舒適性,系統(tǒng)的可靠性提高,并且蓄能除霜能夠提供相對較好的除霜熱源,縮短了除霜時間,而且恢復時間比較短,相比其他方法更有優(yōu)越性。但除霜效果受蓄熱量的影響,如果蓄熱量不夠則會導致除霜不徹底。
2.4 電加熱除霜
該除霜方式中是在室外換熱器表面安裝電熱絲,利用電熱絲通電發(fā)熱除霜。多用在翅片管式冷風機上。電熱元件附在翅片上。化霜時,壓縮機和冷風機風扇停止運行,關閉電磁閥,電加熱器開始供電加熱化霜?;Y(jié)束后,壓縮機啟動運行,加熱繼電器停止給電加熱器供電,電磁閥打開,制冷劑進入蒸發(fā)器。
電加熱除霜具有系統(tǒng)簡單、除霜完全、實現(xiàn)控制簡單的優(yōu)點,在小型裝置上廣泛采用,但缺點是耗電多,消耗高品位能源,不宜在大型裝置上采用。而且電加熱除霜的熱量一部分散發(fā)到大氣中,使得能耗大大增加,而且電熱絲的使用壽命有限,存在一定的安全隱患。因此,現(xiàn)在很少使用該方式來進行除霜。
在如今經(jīng)濟迅速發(fā)展、環(huán)境污染嚴重的年代,空氣源熱泵憑借著它的特點將會被廣泛應用,具有廣大的市場前景及應用價值。但是空氣源熱泵的結(jié)霜問題制約著其發(fā)展,對于這些問題,需要我們對設計新的換熱器形式、尋找合適的除霜熱源以及選擇合理的除霜點這三個方面來研究空氣源熱泵的除霜問題,并且對結(jié)霜原理以及除霜方法進行研究,提出新的除霜方式,優(yōu)化機組除霜控制策略。
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