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摘要:随着人们的物质生活不断丰富,对居住的环境以及居住的舒适度也给予了更高的要求,为了进一步满足更多住户对居住的要求,并提升室内居住的舒适度,不同蓄能的除霜模式产生,并对人们居住生活的舒适提供了更大的帮助。鉴于此,本文着重分析研究了当求不同蓄能除霜模式应用在空气热泵原中的现状,并对此进行了实验分析,旨在为人们提供更为舒适的环境献力。
关键词:蓄能除霜模式;空气源热泵;室内热舒适度
前言
现如今,随着科技的发展和时代的进步,空气源热泵技术的应用逐渐广泛,并呈现出现代化的发展趋势,但是,室外换热器结霜却在一定程度上变成了该技术创新和发展过程中的巨大阻碍,不仅影响了其技术水平的进一步提升,更是不利于人们居住舒适度的提升。这说明对结霜存在的问题进行解决是具有一定现实意义的。
一、空气源热泵的概述
空气源热泵作为一种现代化的节能装置主要是利用高位能将能量从低位热源空气向高位热源空气进行流通,也是热泵的一种形式,空气是热泵的低位热源,可以通过无偿的获取获得,并且空气源热泵无论是使用安装都很方便。空气源热泵技术在我国兴起的时间较晚,当前的空气源热泵可以分为户式小型机组,中型机组以及大型机组组成,由于空气源热泵系统可以做到冷热合一,机组放置地面就可以进行使用,并且凭借着无冷却水系统以及无冷却水消耗以及相关的动力系统,更是可以提供安全,卫生的空气调节环境。空气源热泵凭借自身较强的技术可以为人们的居住环境提供较好的作用,但是对于我国北方来讲,冬天的气温较低再加上热泵供热量不足,也需要辅助加热器来进行供暖。
二、不同蓄能除霜模式应用在空气源热泵中的现状分析
近年来,我国空气源热泵技术逐渐得到了更为广泛的应用,但是在实际使用的过程中仍会存在一定的局限性,特别是对于北方的冬季来讲,较低的室外温度会造成室外盘管的结霜,严重时甚至会造成热泵的供热性能不能发挥出自身最大的作用,虽然当前现存了很多除霜方法,但都会因为自身的方法存在漏洞不利于除霜效果,并主要体现在两个方面。首先是逆循环除霜,逆循环除霜主要指的是为了有效的规避向室内送冷风不足而关闭室内机风箱,造成了热量供应不足,在这种情况下更是会造成除霜工作时间较长,且除霜不彻底。其次是除霜无供热,主要体现在一些北方冬季室内温度会逐渐降低,只有进行除霜后才能恢复供热,但是室内的盘管温度低,更是很难向室内供热。
三、空气源热泵蓄能除霜实验
(一)实验设备
该试验需要准备实验台,并主要有实验样机,人工环境室以及测量采用系统和电磁阀组成。其中的实验样机主要是由额定功率在6.5w左右的空气源热泵组成,人工环境室由模拟室以及室外环境构成。其中的室内小室的空气温湿度是由一个空调系统以及湿热发生器以及研样机共同控制,而室外小室由热湿发生器以及实验样机共同控制而成。变相蓄热器可以在进行除霜阶段提供充足的能量,还能在此基础上进一步地缩短时间,从而达到减少减少室内温度的波动。但是在进行材料选取的过程中也需要注意以下几点,首先是要选择具有较高导热系数的变相材料,这样可以在第一时间达到充分换热的目的。其次要选择较大的表面积,这样可以加快制冷剂的换热,最后要选择较大的变相潜热,较大的变相潜热可以有效的减少实际的蓄热体积,除此之外,还要对温度进行适当的调节,并保证温度可以偏冷凝。在实验过程中,即使是選用过量的相变蓄热材料可以加快具体的除霜过程,但是为了避免浪费,还是要采取适当的材料来进行促进逆循环除霜过程,这样可以提高除霜效率,也能有效的减少浪费。因此,此次实验选取了2g左右的CaCl2.6H2O来进行试验,并主要如表1所示:
(二)实验条件
此次实验研究主要采取了对照试验方式,第一组给予正常的供热和除霜,第二组实验采取并联供热以及蓄能换向除霜方式,这两种实验模式均在统一情况下进行,其中的室外小室的温度和湿度保持在一定的范围内,在A组实验进行中,供热(结霜)的温度为60min,在记录相应的温度后,根据室外机的结霜量由室外的空气流量以及室外盘管前后含湿量确定,在第二组实验中的所监控到的结霜量达到第一组的情况后,进行停止供热,并进行除霜工作,直到室外机底层的盘管出口温度达到18度为宜,还要全程室内外的风扇关闭。
(三)实验理论
热环境评价主要分为PMV和PPD两种指标,相关专家学者曾提及当前我国的人体活动的代谢率主要为1-1.3met左右,当穿着0.4-1clo左右热阻的衣服时,便可以接受的舒适范围在12%以下的PPD,PMV的计算公式为
PMV=[0.322exp(-0.045M)+0.067]L,PPD=100-98exp[-(0.06778PMV4+0.2789PMV2)]其中的L为人体的热负荷。M为活动代谢率。热感觉标尺主要如表2所示:
此次研究假设了人体的活动代谢率为1met,并穿着1clo热阻的衣服,环境指标主要指的是室内的干球温度以及相对湿度和风速以及平均辐射温度为主。
四、实验结果分析
(一)供热除霜运行分析
试验样机在上述两种运行模式下进行,第一组60min的结霜量,第二组的并联供热63.7min的结霜量,通过相关数据计算和观察后得知第一组的实际排气温度在54.78度左右,而第二组的实际排气温度在进行蓄热后呈现出下降的趋势,直到40度到了最低温度45度,并逐渐上升。但是第二组的吸气温度会比第一组的吸气温度还要高,在进行除霜过程中的第一组的整体除霜时间为13min 左右,第二组的除霜时间仅为5Min左右,在进行虚热除霜的过程中,由于热量的主要来源是相变蓄热器,而且作为蒸发器的室内机更是会导致温度的蒸发或是下降,这说明了在采用蓄热除霜这一方法时,需要保证除霜工作的完成,才能进一步提升整体运行的可靠性。 (二)室内环境分析
该实验主要是在0min 进行除霜,但是,相比起第一组而言。第二组的温湿度波动范围更小,但是却跟为稳定,在这一过程中的除霜效果较高,且除霜时间较短,更能有利于恢复供热,但是第二组在第5分钟时,空气的干球温度下降,但是第一组在12min时候的空气温度会高于第二组,但是这两种模式下的室内湿负荷值是一定的,那么室内的干球温度越低,则相对湿度就越高。因此,相变蓄热器与室内机并联供热与蓄能除霜模式相比其他模式的湿度波动更小,也更为稳定。
(三)热舒适评价分析
在实验中设置第一组有14min,第二组有48min,并在进行除霜之间的5分钟,PMV高于0.5,主要是因为刚开始除霜时,由于关闭了室内的风机,会造成整体风速减慢等情况的发生,从而出现较低的吹风感。这时也会让人感觉微暖,当PMV小于0.5时,第二组会更加让人觉得寒冷,这说明了采用相变蓄热器与室内进行并联供热模式以及蓄能除霜模式在进一步提升室内居住的舒适度而言,比串联的模式更好一些。
四、结论
总而言之,为了为住户提供更为舒适的供热环境,特别是对一些北方的居民在寒冷的冬天也能提供舒适的居住环境,此次研究主要采用了蓄能除霜的方法对室内舒适程度的影响进行了分析和对比,通过进行采用空气源热泵的除霜方法以及蓄能除霜方法的分析比较后得知蓄能除霜方式与其他除霜方式相比对提升室内的热舒适度更具有较高的效率,特别是相变蓄热器与室内机并联的过程中的蓄热模式在舒适度提升的方面上更是比相变蓄热器与串联的方式还要好。因此,在选择并联供热方式时,可以使用在部分负荷工况的实际情况下,为了进一步发挥出除霜效果的最大价值,并在此基础上充分的提升住户的实际居住舒适度,在进行机型选择的过程中,仍是需要以可以提供更多热量的空气源热泵系统为主,这样也能充分的发挥出相变蓄热器的最大功效和价值。
参考文献:
[1]曲明璐,李封澍,余倩,等. 空气源热泵不同蓄能除霜模式對室内热舒适度的影响[J]. 流体机械,2016(1):60-65.
[2]李玲,王景刚,鲍玲玲,等. 空气源热泵除霜研究新进展[J]. 节能,2017,36(1):72-75.
[3]董建锴,姜益强,姚杨,等. 空气源热泵相变蓄能除霜蓄能特性实验研究[J]. 土木建筑与环境工程,2011,33(2):74-79.
[4]曲明璐,王坛,王瑾. 连续供热相变蓄能复叠式空气源热泵系统及运行方法:,CN104101126A[P]. 2014.
关键词:蓄能除霜模式;空气源热泵;室内热舒适度
前言
现如今,随着科技的发展和时代的进步,空气源热泵技术的应用逐渐广泛,并呈现出现代化的发展趋势,但是,室外换热器结霜却在一定程度上变成了该技术创新和发展过程中的巨大阻碍,不仅影响了其技术水平的进一步提升,更是不利于人们居住舒适度的提升。这说明对结霜存在的问题进行解决是具有一定现实意义的。
一、空气源热泵的概述
空气源热泵作为一种现代化的节能装置主要是利用高位能将能量从低位热源空气向高位热源空气进行流通,也是热泵的一种形式,空气是热泵的低位热源,可以通过无偿的获取获得,并且空气源热泵无论是使用安装都很方便。空气源热泵技术在我国兴起的时间较晚,当前的空气源热泵可以分为户式小型机组,中型机组以及大型机组组成,由于空气源热泵系统可以做到冷热合一,机组放置地面就可以进行使用,并且凭借着无冷却水系统以及无冷却水消耗以及相关的动力系统,更是可以提供安全,卫生的空气调节环境。空气源热泵凭借自身较强的技术可以为人们的居住环境提供较好的作用,但是对于我国北方来讲,冬天的气温较低再加上热泵供热量不足,也需要辅助加热器来进行供暖。
二、不同蓄能除霜模式应用在空气源热泵中的现状分析
近年来,我国空气源热泵技术逐渐得到了更为广泛的应用,但是在实际使用的过程中仍会存在一定的局限性,特别是对于北方的冬季来讲,较低的室外温度会造成室外盘管的结霜,严重时甚至会造成热泵的供热性能不能发挥出自身最大的作用,虽然当前现存了很多除霜方法,但都会因为自身的方法存在漏洞不利于除霜效果,并主要体现在两个方面。首先是逆循环除霜,逆循环除霜主要指的是为了有效的规避向室内送冷风不足而关闭室内机风箱,造成了热量供应不足,在这种情况下更是会造成除霜工作时间较长,且除霜不彻底。其次是除霜无供热,主要体现在一些北方冬季室内温度会逐渐降低,只有进行除霜后才能恢复供热,但是室内的盘管温度低,更是很难向室内供热。
三、空气源热泵蓄能除霜实验
(一)实验设备
该试验需要准备实验台,并主要有实验样机,人工环境室以及测量采用系统和电磁阀组成。其中的实验样机主要是由额定功率在6.5w左右的空气源热泵组成,人工环境室由模拟室以及室外环境构成。其中的室内小室的空气温湿度是由一个空调系统以及湿热发生器以及研样机共同控制,而室外小室由热湿发生器以及实验样机共同控制而成。变相蓄热器可以在进行除霜阶段提供充足的能量,还能在此基础上进一步地缩短时间,从而达到减少减少室内温度的波动。但是在进行材料选取的过程中也需要注意以下几点,首先是要选择具有较高导热系数的变相材料,这样可以在第一时间达到充分换热的目的。其次要选择较大的表面积,这样可以加快制冷剂的换热,最后要选择较大的变相潜热,较大的变相潜热可以有效的减少实际的蓄热体积,除此之外,还要对温度进行适当的调节,并保证温度可以偏冷凝。在实验过程中,即使是選用过量的相变蓄热材料可以加快具体的除霜过程,但是为了避免浪费,还是要采取适当的材料来进行促进逆循环除霜过程,这样可以提高除霜效率,也能有效的减少浪费。因此,此次实验选取了2g左右的CaCl2.6H2O来进行试验,并主要如表1所示:
(二)实验条件
此次实验研究主要采取了对照试验方式,第一组给予正常的供热和除霜,第二组实验采取并联供热以及蓄能换向除霜方式,这两种实验模式均在统一情况下进行,其中的室外小室的温度和湿度保持在一定的范围内,在A组实验进行中,供热(结霜)的温度为60min,在记录相应的温度后,根据室外机的结霜量由室外的空气流量以及室外盘管前后含湿量确定,在第二组实验中的所监控到的结霜量达到第一组的情况后,进行停止供热,并进行除霜工作,直到室外机底层的盘管出口温度达到18度为宜,还要全程室内外的风扇关闭。
(三)实验理论
热环境评价主要分为PMV和PPD两种指标,相关专家学者曾提及当前我国的人体活动的代谢率主要为1-1.3met左右,当穿着0.4-1clo左右热阻的衣服时,便可以接受的舒适范围在12%以下的PPD,PMV的计算公式为
PMV=[0.322exp(-0.045M)+0.067]L,PPD=100-98exp[-(0.06778PMV4+0.2789PMV2)]其中的L为人体的热负荷。M为活动代谢率。热感觉标尺主要如表2所示:
此次研究假设了人体的活动代谢率为1met,并穿着1clo热阻的衣服,环境指标主要指的是室内的干球温度以及相对湿度和风速以及平均辐射温度为主。
四、实验结果分析
(一)供热除霜运行分析
试验样机在上述两种运行模式下进行,第一组60min的结霜量,第二组的并联供热63.7min的结霜量,通过相关数据计算和观察后得知第一组的实际排气温度在54.78度左右,而第二组的实际排气温度在进行蓄热后呈现出下降的趋势,直到40度到了最低温度45度,并逐渐上升。但是第二组的吸气温度会比第一组的吸气温度还要高,在进行除霜过程中的第一组的整体除霜时间为13min 左右,第二组的除霜时间仅为5Min左右,在进行虚热除霜的过程中,由于热量的主要来源是相变蓄热器,而且作为蒸发器的室内机更是会导致温度的蒸发或是下降,这说明了在采用蓄热除霜这一方法时,需要保证除霜工作的完成,才能进一步提升整体运行的可靠性。 (二)室内环境分析
该实验主要是在0min 进行除霜,但是,相比起第一组而言。第二组的温湿度波动范围更小,但是却跟为稳定,在这一过程中的除霜效果较高,且除霜时间较短,更能有利于恢复供热,但是第二组在第5分钟时,空气的干球温度下降,但是第一组在12min时候的空气温度会高于第二组,但是这两种模式下的室内湿负荷值是一定的,那么室内的干球温度越低,则相对湿度就越高。因此,相变蓄热器与室内机并联供热与蓄能除霜模式相比其他模式的湿度波动更小,也更为稳定。
(三)热舒适评价分析
在实验中设置第一组有14min,第二组有48min,并在进行除霜之间的5分钟,PMV高于0.5,主要是因为刚开始除霜时,由于关闭了室内的风机,会造成整体风速减慢等情况的发生,从而出现较低的吹风感。这时也会让人感觉微暖,当PMV小于0.5时,第二组会更加让人觉得寒冷,这说明了采用相变蓄热器与室内进行并联供热模式以及蓄能除霜模式在进一步提升室内居住的舒适度而言,比串联的模式更好一些。
四、结论
总而言之,为了为住户提供更为舒适的供热环境,特别是对一些北方的居民在寒冷的冬天也能提供舒适的居住环境,此次研究主要采用了蓄能除霜的方法对室内舒适程度的影响进行了分析和对比,通过进行采用空气源热泵的除霜方法以及蓄能除霜方法的分析比较后得知蓄能除霜方式与其他除霜方式相比对提升室内的热舒适度更具有较高的效率,特别是相变蓄热器与室内机并联的过程中的蓄热模式在舒适度提升的方面上更是比相变蓄热器与串联的方式还要好。因此,在选择并联供热方式时,可以使用在部分负荷工况的实际情况下,为了进一步发挥出除霜效果的最大价值,并在此基础上充分的提升住户的实际居住舒适度,在进行机型选择的过程中,仍是需要以可以提供更多热量的空气源热泵系统为主,这样也能充分的发挥出相变蓄热器的最大功效和价值。
参考文献:
[1]曲明璐,李封澍,余倩,等. 空气源热泵不同蓄能除霜模式對室内热舒适度的影响[J]. 流体机械,2016(1):60-65.
[2]李玲,王景刚,鲍玲玲,等. 空气源热泵除霜研究新进展[J]. 节能,2017,36(1):72-75.
[3]董建锴,姜益强,姚杨,等. 空气源热泵相变蓄能除霜蓄能特性实验研究[J]. 土木建筑与环境工程,2011,33(2):74-79.
[4]曲明璐,王坛,王瑾. 连续供热相变蓄能复叠式空气源热泵系统及运行方法:,CN104101126A[P]. 2014.