空氣源熱泵空調(diào)的一種新型除霜控制模式

2009-11-28 邱宏大連三洋空調(diào)機(jī)有限公司

　　以實(shí)現(xiàn)空氣源熱泵空調(diào)良好的除霜效果為目的,在進(jìn)行充分試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)采集室外換熱器液相冷媒溫度和環(huán)境溫度2個(gè)參數(shù),提出了一種新型的除霜進(jìn)入、除霜方式選擇和除霜退出等具體的除霜控制模式,實(shí)現(xiàn)了空氣源熱泵空調(diào)機(jī)組的智能化除霜。

1、前言

　　空氣源熱泵型空調(diào)冬季制熱時(shí),室外換熱器的盤管溫度總是低于周圍的環(huán)境空氣溫度,當(dāng)盤管表面溫度低于環(huán)境空氣的露點(diǎn)溫度時(shí),空氣中的水分就會(huì)析出,換熱器的翅片表面就會(huì)產(chǎn)生冷凝水。如果盤管溫度繼續(xù)下降到0℃以下,冷凝水就會(huì)凝結(jié)成霜附著在翅片上。

　　室外盤管表面與外界環(huán)境之間的溫差越大,結(jié)霜速度越快,結(jié)霜也越嚴(yán)重,甚至?xí)䦟⒊崞g的間隙局部或全部阻塞,最終導(dǎo)致室外換熱器的換熱效率低下,機(jī)組無(wú)法繼續(xù)制熱。

　　此時(shí)要維持機(jī)組的正常工作,進(jìn)行室外換熱器的除霜是必要的。在空調(diào)器設(shè)計(jì)中,各種熱泵的除霜運(yùn)行模式從根本上來(lái)說(shuō)可分為兩類:

(1)熱氣旁通除霜法

　　不改變制冷劑的流向,機(jī)組在除霜過(guò)程中保持制熱工作狀態(tài)不變,壓縮機(jī)排出的高溫氣體直接旁通一部分至室外換熱器中進(jìn)行融霜。

(2)反循環(huán)除霜法

　　除霜時(shí)四通換向閥動(dòng)作,改變制冷劑的流向,讓機(jī)組由制熱運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)為制冷運(yùn)行狀態(tài),壓縮機(jī)排出的高溫氣體通過(guò)四通閥切換至室外換熱器中進(jìn)行融霜。

　　兩類除霜方法的除霜效果和供熱房間的熱舒適性各有優(yōu)劣,這里不再做具體的分析對(duì)比,但無(wú)論采用何種除霜方式,除霜控制技術(shù)的正確運(yùn)用,除霜參數(shù)的正確設(shè)定則對(duì)除霜效果起著決定性的作用。本文介紹一種新型的除霜進(jìn)入、除霜方式選擇和除霜退出等具體的除霜控制模式。

2、除霜控制模式

2.1、除霜點(diǎn)的檢測(cè)

　　通過(guò)檢測(cè)室外換熱器中液相冷媒的溫度來(lái)確定合理的除霜切入點(diǎn),除霜切入點(diǎn)的數(shù)值不是固定不變的,而是根據(jù)室外環(huán)境溫度的變化,除霜切入點(diǎn)的溫度值也相應(yīng)變化,即通過(guò)試驗(yàn),選取不同環(huán)境溫度下,除霜效果最為理想的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象,確定進(jìn)入除霜狀態(tài)的液態(tài)冷媒的溫度和環(huán)境溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,建立起兩者之間的數(shù)學(xué)模型,做為何時(shí)進(jìn)入除霜狀態(tài)的判定條件。

　　設(shè)環(huán)境溫度為T,室外機(jī)換熱器液相冷媒溫度為TL ,通過(guò)對(duì)制冷量為2500W、5600W、7100W和14000W的風(fēng)冷熱泵空調(diào)機(jī)組制熱運(yùn)行測(cè)試,

　　建立如下數(shù)學(xué)模型:

　　(1) T≥10℃, TL ≤ -3℃時(shí),進(jìn)入除霜狀態(tài);此環(huán)境條件下運(yùn)行,換熱器不能有霜積累,所以TL 溫度低于- 3℃時(shí)必須進(jìn)行除霜。

　　(2) 5.7℃≤T < 10℃, TL < ( 0.7T -10 ) ℃時(shí),進(jìn)入除霜狀態(tài);此溫度范圍內(nèi)運(yùn)行,除霜判定模型是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得到一條Y = 0.7X -10的斜線,其斜率的大小與換熱器的回路設(shè)計(jì)、翅片間距值等因素有關(guān)。

　　(3) 2.3℃≤T < 5.7℃, TL ≤ -6℃時(shí),進(jìn)入除霜狀態(tài);此溫度范圍內(nèi)運(yùn)行,室外換熱器最容易結(jié)霜,所以除霜判定模型是Y =-6的水平直線。

　　(4) -13.7℃≤T < 2.3℃, TL < ( 0.875T-8) ℃時(shí),進(jìn)入除霜狀態(tài);環(huán)境溫度在2.3℃以下時(shí),隨著溫度降低,空氣中的水份減少,換熱器結(jié)霜慢一些。如果按照Y = 0. 7X - 10的斜線作為判定條件,會(huì)出現(xiàn)過(guò)度除霜現(xiàn)象,所以將斜率修正為0.875。

　　(5) T < - 13.7℃, TL ≤ -20℃ 時(shí),進(jìn)入除霜狀態(tài);

　　此溫度范圍內(nèi)運(yùn)行,液相冷媒溫度低于-20℃時(shí)換熱器結(jié)霜明顯,需要進(jìn)行除霜。綜合以上(1)～( 5)項(xiàng)給出的不同環(huán)境溫度下進(jìn)入除霜判定條件,可歸結(jié)為圖1所示的除霜點(diǎn)檢測(cè)曲線,進(jìn)入除霜狀態(tài)的最終判定條件描述為:

除霜點(diǎn)的檢測(cè)