林堅(jiān)李永存，2龍佑方鄧星閆慧超

(1.湖南科技大學(xué)能源與安全工程學(xué)院，湖南湘潭 411201; 2.湖南科技大學(xué)煤礦安全開采技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南湘潭 411201)

·水·暖·電·

夏熱冬冷地區(qū)空氣源熱泵冬季運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)研究★

林堅(jiān)1李永存1，2龍佑方1鄧星1閆慧超1

(1.湖南科技大學(xué)能源與安全工程學(xué)院，湖南湘潭 411201; 2.湖南科技大學(xué)煤礦安全開采技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南湘潭 411201)

通過對湖南省湘潭市一空氣源熱泵機(jī)組在冬季易結(jié)霜的氣候條件下運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測定，獲得了夏熱冬冷地區(qū)冬季空氣源熱泵運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明:當(dāng)室外換熱器表面溫度不大于0℃時，空氣中的水分將在換熱器表面凝結(jié)并結(jié)霜;隨著開機(jī)時間的延長，霜層厚度不斷增加，導(dǎo)致制熱效果惡化。

空氣源熱泵，結(jié)霜，數(shù)據(jù)

空氣源熱泵作為一種可再生能源，因其使用方便，能量利用效率高，對環(huán)境污染小而備受關(guān)注［1，2］?？諝庠礋岜帽粡V泛應(yīng)用于家用空調(diào)、中央空調(diào)等領(lǐng)域，但其也存在一定的局限性［3］。在冬季制熱工況下運(yùn)行時，隨著室外溫度的降低，蒸發(fā)溫度也降低，系統(tǒng)性能降低［4］。當(dāng)室外換熱器表面溫度等于或低于0℃時，空氣中的水分將在換熱器表面凝結(jié)并結(jié)霜［5］。

通過對湘潭市一空氣源熱泵在冬季工況下的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測試，獲得了在結(jié)霜溫度下運(yùn)行時間對蒸發(fā)器出風(fēng)干球溫度、濕球溫度、風(fēng)速的影響關(guān)系及其結(jié)霜過程。

1 冬季工況下空氣源熱泵的運(yùn)行參數(shù)

測試了湘潭市一空氣源熱泵在容易結(jié)霜的工況下的運(yùn)行數(shù)據(jù)，該熱泵采用蒸發(fā)器表面熱阻絲除霜的型式。具體環(huán)境參數(shù)為:大氣環(huán)境溫度0.5℃，大氣壓力101.3 kPa，測得的運(yùn)行數(shù)據(jù)如圖1～圖3所示。

圖1 蒸發(fā)器出風(fēng)干球溫度與濕度隨開機(jī)時間的變化

圖2 蒸發(fā)器出風(fēng)濕球溫度與風(fēng)速隨開機(jī)時間的變化

圖3 壓縮機(jī)排氣與吸氣溫度隨開機(jī)時間的變化

2 空氣源熱泵結(jié)霜過程

在測試的同時，對蒸發(fā)器表面的結(jié)霜過程進(jìn)行了拍攝。其結(jié)霜過程如圖4所示。

圖4 空氣源熱泵結(jié)霜過程圖

3 結(jié)果與分析

由圖1～圖4可知，當(dāng)室外換熱器表面溫度接近0℃時，空氣中的水分將在換熱器表面迅速凝結(jié)并很快結(jié)霜。隨著開機(jī)時間的延長，霜層越厚。霜層增加了室外換熱器的傳熱熱阻，傳熱系數(shù)降低，且空氣通過室外換熱器的阻力也增加，使得通過室外換熱器的風(fēng)量減小，導(dǎo)致其吸熱量減小，這樣熱泵系統(tǒng)的制熱量及性能均會下降。當(dāng)除去蒸發(fā)器表面的霜層后(如圖運(yùn)行時間為300 s時)，蒸發(fā)器表面溫度急速升高，壓縮機(jī)吸氣溫度隨之同步升高?？梢?，對空氣源熱泵結(jié)霜后迅速除霜是提高空氣源熱泵性能的必要手段。

［1］ 趙建康.城鎮(zhèn)清潔采暖新模式——空氣源熱泵采暖技術(shù)［J］.建設(shè)科技，2015(2):53-58.

［2］ 蘇海智，馮竹建.空氣源熱泵工程節(jié)能案例分析［J］.電力需求側(cè)管理，2015，17(2):29-31.

［3］ 楊靈艷，徐 偉，朱清宇，等.國際熱泵技術(shù)發(fā)展趨勢分析［J］.暖通空調(diào)，2012，42(8):1-8.

［4］ 江 斌，陳則韶，陳建新.空氣源熱泵熱水器變工況特性分析［J］.暖通空調(diào)，2007，37(4):70-73.

［5］ 張勝昌，江挺候，康志軍.換熱器結(jié)霜和化霜研究進(jìn)展［J］.制冷技術(shù)，2012，32(2):33-36.

Study on operating performance and defrosting stratagem for air source heat pum p in hot summer and cold w inter area in w inter★

Lin Jian1Li Yongcun1，2Long Youfang1Deng Xing1Yan Huichao1

(1．Energy and Safety Engineering Institute，Hunan University of Science＆Technology，Xiangtan 411201，China; 2．Hunan Provincial Key Laboratory of Safe Mining Techniques of Coal Mines，Hunan University of Science and Technology，Xiangtan 411201，China)

According to testing operating parameters of an air source heat pump in easy frosting conditions in Xiangtan city of Hunan province，the basic data was obtained about operating parameters of air source heat pump in hot summer and cold winter area in winter.The results show that themoisture in the airwill condensation and frost in the surface of the heatexchangerwhen the temperature of outdoor heatexchanger surface is below 0℃.Frost layer increaseswith the heat pump operating and lead to heat capacity decrease.

air source heat pump，frosting，data

TU833

A

1009-6825(2015)29-0129-02

2015-08-07★:湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號:143138)

林 堅(jiān)(1991-)，男，在讀本科生; 李永存(1976-)，男，博士，講師; 龍佑方(1994-)，男，在讀本科生;鄧 星(1993-)，男，在讀本科生; 閆慧超(1993-)，男，在讀本科生