空氣源熱泵空調的一種新型除霜控制模式

2009-11-28 邱宏大連三洋空調機有限公司

　　以實現空氣源熱泵空調良好的除霜效果為目的,在進行充分試驗的基礎上,通過采集室外換熱器液相冷媒溫度和環境溫度2個參數,提出了一種新型的除霜進入、除霜方式選擇和除霜退出等具體的除霜控制模式,實現了空氣源熱泵空調機組的智能化除霜。

1、前言

　　空氣源熱泵型空調冬季制熱時,室外換熱器的盤管溫度總是低于周圍的環境空氣溫度,當盤管表面溫度低于環境空氣的露點溫度時,空氣中的水分就會析出,換熱器的翅片表面就會產生冷凝水。如果盤管溫度繼續下降到0℃以下,冷凝水就會凝結成霜附著在翅片上。

　　室外盤管表面與外界環境之間的溫差越大,結霜速度越快,結霜也越嚴重,甚至會將翅片之間的間隙局部或全部阻塞,最終導致室外換熱器的換熱效率低下,機組無法繼續制熱。

　　此時要維持機組的正常工作,進行室外換熱器的除霜是必要的。在空調器設計中,各種熱泵的除霜運行模式從根本上來說可分為兩類:

(1)熱氣旁通除霜法

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

(2)反循環除霜法

　　除霜時四通換向閥動作,改變制冷劑的流向,讓機組由制熱運行狀態轉為制冷運行狀態,壓縮機排出的高溫氣體通過四通閥切換至室外換熱器中進行融霜。

　　兩類除霜方法的除霜效果和供熱房間的熱舒適性各有優劣,這里不再做具體的分析對比,但無論采用何種除霜方式,除霜控制技術的正確運用,除霜參數的正確設定則對除霜效果起著決定性的作用。本文介紹一種新型的除霜進入、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、除霜點的檢測

　　通過檢測室外換熱器中液相冷媒的溫度來確定合理的除霜切入點,除霜切入點的數值不是固定不變的,而是根據室外環境溫度的變化,除霜切入點的溫度值也相應變化,即通過試驗,選取不同環境溫度下,除霜效果最為理想的試驗數據作為研究對象,確定進入除霜狀態的液態冷媒的溫度和環境溫度的對應關系,建立起兩者之間的數學模型,做為何時進入除霜狀態的判定條件。

　　設環境溫度為T,室外機換熱器液相冷媒溫度為TL ,通過對制冷量為2500W、5600W、7100W和14000W的風冷熱泵空調機組制熱運行測試,

　　建立如下數學模型:

　　(1) T≥10℃, TL ≤ -3℃時,進入除霜狀態;此環境條件下運行,換熱器不能有霜積累,所以TL 溫度低于- 3℃時必須進行除霜。

　　(2) 5.7℃≤T < 10℃, TL < ( 0.7T -10 ) ℃時,進入除霜狀態;此溫度范圍內運行,除霜判定模型是根據經驗公式得到一條Y = 0.7X -10的斜線,其斜率的大小與換熱器的回路設計、翅片間距值等因素有關。

　　(3) 2.3℃≤T < 5.7℃, TL ≤ -6℃時,進入除霜狀態;此溫度范圍內運行,室外換熱器最容易結霜,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,進入除霜狀態;環境溫度在2.3℃以下時,隨著溫度降低,空氣中的水份減少,換熱器結霜慢一些。如果按照Y = 0. 7X - 10的斜線作為判定條件,會出現過度除霜現象,所以將斜率修正為0.875。

　　(5) T < - 13.7℃, TL ≤ -20℃ 時,進入除霜狀態;

　　此溫度范圍內運行,液相冷媒溫度低于-20℃時換熱器結霜明顯,需要進行除霜。綜合以上(1)～( 5)項給出的不同環境溫度下進入除霜判定條件,可歸結為圖1所示的除霜點檢測曲線,進入除霜狀態的最終判定條件描述為:

除霜點的檢測