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行業(yè)新聞

利用熱氣旁通抑制空氣源熱泵結(jié)霜可行性研究

時(shí)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(dòng)作

，使空調(diào)器由制熱循環(huán)變?yōu)橹评溲h(huán)，冷媒在系統(tǒng)中逆向流動(dòng)
，壓縮機(jī)排出的高溫制冷劑進(jìn)入室外機(jī)進(jìn)行化霜
。在化霜過程中，內(nèi)風(fēng)機(jī)停止工作
，內(nèi)機(jī)不僅不制熱
，反而會(huì)吸收室內(nèi)的熱量
，導(dǎo)致室內(nèi)側(cè)溫度波動(dòng)大
。所以從舒適性角度講，這種逆向除霜方法亟待改進(jìn)
。利用熱氣旁通能夠抑制熱泵結(jié)霜的速度和結(jié)霜程序
，延長(zhǎng)熱泵的化霜周期。熱氣旁通抑制空氣源熱泵結(jié)霜的方法還有一些技術(shù)難點(diǎn)無法攻克
，沒有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化
。

 

一、熱氣旁通抑制空氣源熱泵結(jié)霜技術(shù)原理及應(yīng)用難點(diǎn)

 

熱氣旁通抑制空氣源熱泵結(jié)霜技術(shù)需要在室外機(jī)系統(tǒng)中增加一個(gè)壓縮機(jī)蓄熱裝置

，一個(gè)電磁閥
，一個(gè)板式/套管式換熱器，一段毛細(xì)管和一個(gè)單向閥
，詳見原理圖
。蓄熱裝置固定在壓縮機(jī)周圍，內(nèi)裝有乙二醇溶液
，吸收壓縮機(jī)廢熱
。當(dāng)需要熱氣旁通抑制空氣源熱泵結(jié)霜時(shí)，電磁閥開啟
，此時(shí)壓縮機(jī)旁通一部分排氣到板式/套管式換熱器
，與制熱循環(huán)中節(jié)流后的冷媒換熱。旁通的高溫排氣放熱后冷凝成液體
，經(jīng)毛細(xì)管節(jié)流后進(jìn)入蓄熱裝置
，吸收熱量后經(jīng)過氣液化離器吸入到壓縮機(jī)。制熱循環(huán)中節(jié)流后的冷媒在板式/套管式換熱器中吸熱蒸發(fā)
，大大減輕了室外換熱器的換熱負(fù)擔(dān)
，達(dá)到抑制機(jī)組結(jié)霜，延長(zhǎng)化霜周期的目的
。

 

熱氣旁通抑制空氣源熱泵結(jié)霜技術(shù)無需停壓縮機(jī)

，四通閥無需換向
，對(duì)室外側(cè)環(huán)境溫度影響很小，大大提高了用戶舒適性體驗(yàn)
。

 

熱氣旁通抑制空氣源熱泵結(jié)霜技術(shù)雖有諸多優(yōu)勢(shì)

，但在應(yīng)用上存在一定困難：1、該技術(shù)是利用壓縮機(jī)排氣與制熱循環(huán)中節(jié)流后的冷媒換熱
，換熱量相對(duì)較小
，如果室外換熱負(fù)荷太大，熱氣旁通無法滿足
，那么機(jī)組依然需要換向除霜
，影響室內(nèi)舒適性；2
、旁通的冷媒經(jīng)過板式換熱器后被冷凝成液體
，再通過毛細(xì)管節(jié)流，如果直接進(jìn)入氣液分離器
，可能會(huì)造成壓縮機(jī)吸氣帶液
，直接威脅到壓縮機(jī)壽命，因此
，必須額外通過其他加熱方式來保證壓縮機(jī)不會(huì)回液
；3、熱氣旁通會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)側(cè)供熱減少
，必須合理控制熱氣旁通量
，保證室內(nèi)制熱舒適性。

利用熱氣旁通抑制空氣源熱泵結(jié)霜可行性研究

二

、熱氣旁通抑制空氣源熱泵結(jié)霜技術(shù)方案可行性分析

 

針對(duì)上述難點(diǎn)

，我們將從以下幾個(gè)方面分析氣旁通抑制空氣源熱泵結(jié)霜技術(shù)在應(yīng)用上的可行性：

 

1、通過控制熱氣旁通開啟的條件

，減少室外側(cè)換熱負(fù)荷通過控制電磁閥開啟和關(guān)閉的條件
，使空氣源熱泵機(jī)組剛有結(jié)霜趨勢(shì)時(shí)就進(jìn)入抑制結(jié)霜模式，減少室外側(cè)換熱負(fù)荷
，確保室外熱器不結(jié)霜或結(jié)霜不再惡化
。

 

空氣源熱泵機(jī)組制冷運(yùn)行時(shí)，電磁閥關(guān)閉

。制熱運(yùn)行時(shí)
，當(dāng)空氣源熱泵機(jī)組連續(xù)一段時(shí)間檢測(cè)到T低壓對(duì)應(yīng)飽和溫度低于設(shè)定值，電磁閥開啟
，進(jìn)入抑制除霜運(yùn)行模式
。當(dāng)空氣源熱泵機(jī)組連續(xù)一段時(shí)間檢測(cè)到T低壓對(duì)應(yīng)飽和溫度高于設(shè)定值時(shí)，電磁閥關(guān)閉
，退出抑制除霜模式
。

 

2

、利用蓄熱裝置吸收壓縮機(jī)廢熱，解決吸氣帶液?jiǎn)栴}
，利用熱氣旁通抑制機(jī)組結(jié)霜時(shí)
，由于壓縮機(jī)排出的氣態(tài)制冷劑直接旁通到板式/套管式換熱器中進(jìn)行換熱，從換熱器中出來的制冷劑被冷卻成液態(tài)制冷劑
，經(jīng)過毛細(xì)管節(jié)流成氣液兩相
，如果不經(jīng)過換熱直接被吸進(jìn)壓縮機(jī)，就會(huì)對(duì)壓縮機(jī)造成嚴(yán)重回液
，甚至液壓縮
，嚴(yán)重?fù)p害壓縮機(jī)壽命。為了解決吸氣帶液?jiǎn)栴}
，在壓縮機(jī)周圍增加一個(gè)蓄熱裝置
，內(nèi)裝有乙二醇溶液，吸收壓縮機(jī)廢熱
。旁通的冷媒經(jīng)過毛細(xì)管節(jié)流后進(jìn)入蓄熱裝置
，在蓄熱裝置中吸熱蒸發(fā)為氣態(tài)
，然后經(jīng)過氣液分離器回到壓縮機(jī)
。

 

3、通過控制邏輯控制旁通換熱量

，保證室內(nèi)制熱舒適性
。當(dāng)空氣源熱泵機(jī)組進(jìn)入抑制除霜模式時(shí)，通過合理控制外機(jī)和內(nèi)機(jī)電子膨脹閥的開度來調(diào)節(jié)旁通換熱量
，在保證室內(nèi)制熱舒適性的同時(shí)
，盡量延長(zhǎng)機(jī)組化霜周期。

 

三

、試驗(yàn)驗(yàn)證

 

在一臺(tái)六匹的側(cè)出風(fēng)多聯(lián)機(jī)上進(jìn)行改裝

，在壓縮機(jī)周圍增加一個(gè)蓄熱裝置，由于空氣源熱泵機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊
，為節(jié)約空間
，在冷凝器出口處增加一個(gè)套管式換熱器。

 

試驗(yàn)現(xiàn)象如下：試驗(yàn)在室內(nèi)側(cè)20/15

，室外側(cè)0/0的惡劣除霜工況下進(jìn)行
，當(dāng)空氣源熱泵機(jī)組連續(xù)運(yùn)行三十分鐘后，冷凝器上霜層較厚
，低壓飽和溫度連續(xù)低于設(shè)定值兩分鐘
，此時(shí)電磁閥開啟，空氣源熱泵機(jī)組進(jìn)入抑制除霜模式
，化霜感溫包溫度不再下降
，緩慢升高
，室內(nèi)側(cè)制熱量略有下降。持續(xù)六分鐘后
，冷凝器霜層較薄
，空氣源熱泵機(jī)組檢測(cè)到低壓飽和溫度高于設(shè)定值，一分鐘后電磁閥關(guān)閉
，推出抑制除霜模式
，室內(nèi)側(cè)制熱量開始提高。抑制除霜模式期間
，室內(nèi)側(cè)溫度下降1.2攝氏度
。

 

整個(gè)制熱模式運(yùn)行期間，空氣源熱泵機(jī)組吸氣過熱度都在零度以上

，壓縮機(jī)沒有吸氣帶液
。

 

最后，試驗(yàn)證明了熱氣旁通抑制除霜技術(shù)在空調(diào)產(chǎn)品上應(yīng)用的可行性

，與傳統(tǒng)化霜技術(shù)相比
，熱氣旁通抑制除霜可以延長(zhǎng)空氣源熱泵機(jī)組的化霜周期，提高用戶舒適性
。

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