技术应用
空调器热泵制热量的提高
2015-10-27 10:15  

  空调器热泵制热量的提高常澄(泰州高等职业技术学院,江苏州225300)制热效果的方案。

  长期以来,市场上普遍反映房间空调器(以下简称:空调器)的热泵制热效果不佳,特别是在低温(室外环境温度干球21和超低温(室外环境温度干球-71C)环境下的效果不佳,而增加辅助电热装置能耗又较大,这己成为影响空调器市场总体规模进一步扩大的重要问题。从国际范围看,我国定速热泵机组的制热量/制冷量大约在1.11.2之间,而日本等空调技术发达国家这一数值大约在1.2~间,变速热泵机组更达到1.5以上,显然这是本行业技术发展的努力方向。

  1、实际使用与额定情况的差异额定制热量是表示热栗机组制热能力大小的参数,空调器国家标准GB/T热量的测定工况为:室内干球20X:、湿球151C,室外干球71:、湿球61C,并要求热泵额定制热量不低于额定制冷量。但从使用情况看,热泵机组的使用大体集中在室外-71C101C之间(气温长时间低于- 71C的地区一般有集中供暖设备,气温高于IOC时使用热泵人数较少)。因而从满足用户的角度看空调器设计应着重加强对-71C~l1C这一温度区间内制热量的提高,即加强对低温制热量(室外干球2C、湿球1°C)、超低温制热量(室外干球-7t:、湿球-8X的考核。同时考虑到房间空调器采用空气冷却冷凝器,这样在低温和超低温情况下热泵制热就涉及除霜的问题。众所周知,空调器除霜一般通过四通阀换向实现,此时热泵不但不能向房间提供热量,反而会因换热器表面热传导和空气自然对流作用吸取房间内的热量,这是应该努力避免的。

  目前,在空调器设计中往往缺乏对低温和超低温热泵制热量的考虑,即便有所考虑,也仅仅是选取避开除霜周期的一段机组制热量随时间变化曲线时间进行采样,作为实测的低温或超低温制热量。而这样测出的低温或超低温热泵制热量的大小,因采样时间不同必然存在一定的差异,不能完全反应实际情况。如,这是一台机组制热量随时间变化的曲线,当在两个周期内分别采样时,因取样时间段不同,一为%,则难以确实其真实情况。

  2、除霜情况下制热使用效果的考核参数如前所述,热泵机组低温运转存在化霜问题,而化霜时间的长短、化霜频率的高低在这中间起着相当重要的作用。

  作荇莳介:常澄(1974 -),女,';丨:斗“州/、,讪教泰州职业技术学院学报因为存在化霜的问题,测试制热量高的机组,用户使用效果未必好,测试制热量低的机组,用户使用效果未必差。如,这是两台机组低温制热量随时间变化的比较曲线图,机组1的实测制热量4000W,高于机组2的实测制热量3800W(取样时间均为除霜结束后20分钟),但同工况下机组1化霜周期为2小时,而机组2化霜周期为2.5小时,显然机组1测试制热量高于机组2,而实际效果却不如机组2.由此可见,在热泵机组的考核中应充分考虑化霜周期的问题。

  当然只重视化霜周期和测试制热量还是不够的。在一个周期中,化霜时间占整个时间周期的比例也是相当重要的。因为以目前的化霜方式,在化霜过程中机组不能向室内提供热量,相反还要从室内吸取部分热量,这样化霜时间越长,提供热量的相对时间就越短,反而吸取室内热量的时间越长,*终实际效果就越差。可见,化霜时间占整个周期的比e =是考核实际热泵使用效果的另一个重要参数。

  机组低温制热量随时间变化的比较3、出风温度与气流组乡只对制热效果的影响曲线出风温度也是影响用户制热感觉的一个重要指标。有时,用户所谓效果好坏就是指出风温度的高低。如果在设计中只考虑到增加风量,提高制冷、制热量,从而忽略了出风温度的高低。这样热泵出风温度低,特别是低于人体体表温度时,即便测试制热量很高,用户也会觉得效果不好或制热速度很慢。再加上目前空调器一般均设有防冷风保护功能(防冷风保护功能指热泵开始运行或切换到热泵运行初期为防止空调器吹出冷风而设置的降低空气流量或暂停风扇动作的功能),如果额定状态出风温度过低就可能造成低温环境下室内机组风扇长时间处于低速运转状态,影响制热效果。

  挂壁式空调机组的出风口位于吸风口的下方,而热空气有向上对流循环的作用。这样就容易造成部分出风又被迅速吸入机组,形成所谓的“短路”现象,影响制热效果。更严重的是出风被吸入机组后,使机组环温传感器周围达到设定温度,产生误动作,导致压缩机停机。而此时室内实际温度还远未到达设定温度,短时间后压缩机再次启动。如此循环,*后导致压缩机频繁启动,而室内制热效果极差。

  外r-球说度4、解决方案4.1化霜问题鉴于风冷式换热器化霜的不可避免,准确判断化霜条件,减少直至完全消除不必要的化霜,延长制热周期,减小化霜时间占整个周期的比例是增强制热效果的有效途径。以往的空调很多采用定时化霜,不能正确反映空调系统的运转状态,现在已被基本摒弃,改为在室外增加化霜传感器,由室外换热器的管温作为判断化霜条件的依据,即管温低于某一确定值(如-8X就认为一需要化霜。但从目前的研究看,室外干球温度的高低并非产生g|3霜层的单调线性函数。温度过低,必然导致相对湿度较低,反而不易结霜,当然也就不需要化霜,如是易结霜程度与室外干球温度的曲线。由此我们提出取消室外的管温传感器,而改用室内侧管温传感器作为判断是否需要化霜的条件,当室内侧管温的变化值大于某一百分比时,即因室外侧结霜影响到制热效果时,认为进入化霜条件,从而*大限度的降低化霜频率、减小化霜时间占整个周期的比例,增强制热效果。

  4.2气流组织问题易结霜程度与室外干球温度曲线常澄:空调器热泵制热量的提高改善气流组织,增加出风压头,避免制热气流短路现象,一般可通过提高贯流风扇转速或改变出风条位置的办法实现,但改变出风条位置影响人体对热空气的直吹感受,提高贯流风扇转速则室内噪声必然加大(对同一结构而言),因此我们提出采用双贯流风扇的结构。如主体风系统不变,在出风口上方增加一小型贯流风扇,其不参与制冷系统的热量传递,仅作为一束“风幕”在室内机出风口与进风口之间进行隔离,从而有效解决制热气流短路问题,同时因其风量较小,对噪声基本不产生影响。

  (责任编辑施翔)(上接第90页)

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