风冷热泵冷热水机组空气侧换热器交叉除霜研究

　　摘要：针对逆循环除霜的特征，提出了交叉除霜循环的原理和过程。结果表明：交叉除霜循环除霜时间短，系统的压力波动小，制热除霜同时进行。压缩机不需要停机，增加机组制热时间，提高了机组综合能效比。
　　关键词：风冷热泵冷热水机组；逆循环除霜；空气侧换热器；交叉
　　1.除霜过程分析
　　交叉除霜装置，包括压缩机、气液分离器、高压储液器，还包括至少两个四通换向阀、至少两组空气侧换热器，压缩机的排气口与所有四通换向阀的第一端口连接，各四通换向阀的第二端口分别与水侧换热器的一端连接，水侧换热器的另一端与高压储液器连接，高压储液器与各空气侧换热器的一端，各空气侧换热器的另一端分别与对应的四通阀的第三端口连接，各四通阀的第四端口均与气液分离器的输入端连接，气液分离器的输出端连接到压缩机的吸气口。
　　制热运行时,经压缩机压缩后的高温高压制冷剂气体分成二路，其中一路通过1＃四通换向阀进入水侧换热器冷凝成液态制冷剂后经过冷凝侧单向阀进入高压储液器，另一路通过2＃四通换向阀进入水侧换热器冷凝成液态制冷剂后经过冷凝侧单向阀进入高压储液器，高压储液器出来的液态制冷剂经过干燥过滤器和空气侧电磁阀后通过膨胀阀节流后分别进入翅片换热器蒸发成低压的制冷剂气体，再通过四通换向阀后进入气液分离器，低压制冷剂气体通过气液分离器后再次进入压缩机进行压缩。
　　调节2＃四通换向阀，就实现对2＃空气侧换热器的除霜。经压缩机压缩后的高温高压制冷剂气体分成二路，其中一路通过1＃四通换向阀进入水侧换热器冷凝成液态制冷剂后经过冷凝侧单向阀进入高压储液器，另外一路通过2＃四通换向阀进入空气侧换热器融化空气侧换热器上的霜层，气态制冷剂被冷凝成液态后经过第二空气侧单向阀进入高压储液器，高压储液器出来的液态制冷剂经过过滤器和空气侧电磁阀后，通过制热膨胀阀节流后进入空气侧换热器蒸发成低压的制冷剂气体，再通过四通换向阀后进入气液分离器，低压制冷剂气体通过气液分离器后再次进入压缩机进行压缩。
　　调节1＃四通换向阀，就实现对1＃空气侧换热器的除霜。经压缩机压缩后的高温高压制冷剂气体分成二路，其中一路通过2＃四通换向阀进入冷凝侧换热器冷凝成液态制冷剂后经过冷凝侧单向阀进入高压储液器，另外一路通过四通换向阀进入空气侧换热器融化空气侧换热器上的霜层，气态制冷剂被冷凝成液态后经过空气侧单向阀进入高压储液器，高压储液器出来的液态制冷剂经过干燥过滤器和空气侧电磁阀后，通过制热膨胀阀节流后进入空气侧换热器蒸发成低压的制冷剂气体，再通过四通换向阀后进入气液分离器，低压制冷剂气体通过气液分离器后再次进入压缩机进行压缩。
　　2.实验装置
　　实验采用风冷螺杆热泵冷热水机组FLRM360，额定制热量359kW，额定功率108.8kW，制冷剂采用R22，V型翅片换热器。水侧换热器采用壳管换热器。系统的连接如图1所示。在人工气候室进行实验。测试室干球温度-7.50℃，相对湿度大约为75％。由于除霜时间短，系统参数变化，因此数据采集系统的采集周期为6s，压力传感器的精度为0.25级，测量温度的热电偶精度为±0.2℃。
　　3.实验结果分析
　　通过数据采集仪得到除霜工况下的机组压力、温度参数从实验中机组在除霜期间的吸排气压力和排气温度、冷媒水的进出口温度的变化。可以看出：
　　（1）系统开始平稳运行，在四通换向阀换向的同时，系统的吸排气压力，排气温度均有所波动，但是，变化不大，机组的排气温度最小值不超过60℃，最大值不超过90℃，在合理的温度范围内。膨胀阀开度较大，冷媒流量较同时逆循环除霜大，吸气压力略有升高，不易产生低压保护，对制冷系统的冲击小，减少了除霜时间。
　　（2）对于水侧换热器来说，正在除霜运行的系统的蒸发器可以从正在制热运行系统的冷凝器中吸收热量，增加了除霜的热量来源，增强了除霜效果。机组的冷媒水进出口温度在化霜时有所下降，但仍然能够保持在30℃左右，空调房间可以送出热风，防止吹冷风影响人体舒适性。
　　（3）由于各系统分别进行除霜，不存在同时逆循环除霜的某些系统被迫除霜和等待除霜结束等问题，制热时间延长，提高了机组运行的经济性。除霜时间短，不足4分钟，热力参数的较大变化时间为1分半中左右。
　　除霜运行时，机组的吸排气压力、排气温度、冷媒水的进出口温度均满足制热要求。
　　
　　参考文献
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　　[6]蒋能照等.空调用热泵技术及应用.北京：机械工业出版社，1997