風源熱泵除霜技術的應用研究一概述風源熱泵因其能量利用系數(shù)率高、環(huán)境保護,可實現(xiàn)全年空調(diào)的冷暖供應,安裝使用方便等優(yōu)點,在中國大部分地區(qū)表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢和相當?shù)钠占啊？焖侔l(fā)展的態(tài)勢和高性能的強烈需求引起業(yè)內(nèi)人士廣泛關注。熱泵的工作性能除了受壓縮機效率、系統(tǒng)匹配和工況設置影響較大外,除霜過程控制是影響熱泵性能的重要因素之一。

結霜對熱泵性能的主要影響是:①堵塞肋片間通道,增加空氣流動阻力;②增加換熱器熱阻,換熱能力下降;③蒸發(fā)溫度下降,能效比降低,熱泵運行性能惡化。

目前空調(diào)產(chǎn)品普遍采用的除霜控制方法是時間—溫度控制法,該方法可根據(jù)不同地區(qū)的氣象條件設定盤管最低溫度控制值,但由于其設定溫度為定值,不能適應環(huán)境溫度高低和濕度的變化。在環(huán)境溫度不低而相對濕度較大時或環(huán)境溫度低而相對濕度較小時不能準確地判斷除霜切入點,會產(chǎn)生除霜遲延導致除霜不凈或多余的除霜運轉;在室外環(huán)境溫度接近設定值時,該控制方式會引起機器頻繁除霜,導致供暖不足和能量浪費。在實驗研究的基礎上,提出了可適應環(huán)境溫度和濕度寬幅變化的模糊自修正除霜控制技術。

二模糊自修正除霜控制技術2.1模糊自修正除霜控制技術的提出模糊自修正除霜控制技術的提出主要基于以下三點。①、影響風源熱泵風側換熱器表面結霜的主要外部因素是環(huán)境溫度和相對濕度,具有非線性和時變性的特征,而模糊控制技術適合處理多維、非線性和時變性問題;②、風側換熱器管溫的下降速度或管溫與環(huán)境溫度的差值變化與熱泵的結霜程度相關,但難以獲取定量的數(shù)學關聯(lián)表達式;③、控制參數(shù)模糊自修正對環(huán)境變化和不同機型及機器的自身差異有更好的適應性。

2.2除霜控制的參數(shù)設定和除霜判定除霜控制參數(shù)設置:根據(jù)行業(yè)或廠家有關標準設定最小熱泵工作時間Ｔ、最大除霜運行時間Ｔ,盤管溫度與大氣溫度的最大差值△ｔ、結束除霜盤管溫度ｔ。

除霜判定:熱泵連續(xù)運行時間大于Ｔ而且盤管溫度與室外溫度差等于△ｔ時,開始除霜;除霜運行時間等于Ｔ或盤管溫度大于ｔ時結束除霜。

2.3盤管溫度傳感器安裝位置溫度傳感器安裝在風側換熱器的總管處。其優(yōu)點是既能避免各支路的不平衡,較好地反映蒸發(fā)器入口溫度;又能準確表達熱氣除霜的出流總溫度,利于準確判斷除霜退出。

2.4關于溫差△ｔ的性質、設定與修正溫差的性質:室外溫度與盤管溫度的差值近似等于制冷機的低溫熱源平均傳熱溫差,其對制冷機性能系數(shù)的影響是差值越大,性能系數(shù)越小。溫差與其換熱器的結霜厚度有關,結霜越厚,溫差越大,溫差的上升速率越大;當管溫低于0℃時溫差主要受環(huán)境濕度影響,濕度大、結霜快,溫差上升快;在環(huán)境溫度較高時溫差主要受機器的內(nèi)部參數(shù)影響。

溫差的設定理論上應使熱泵綜合性能系數(shù)最佳,溫差小,ＣＯＰ大,但除霜頻繁。最佳的溫差設定值與制冷系統(tǒng)結構、匹配參數(shù)和運行環(huán)境有關,是一個變量。對于控制系統(tǒng)△ｔ的初設沒有特別的要求,根據(jù)經(jīng)驗即可,在運行中可根據(jù)除霜結果自動修正。

雖然很多學者[6～8]在結霜過程特性、除霜判斷及控制等方面做了大量卓有成效的研究工作,但結霜過程的時變性和非線性特征明顯,在數(shù)學模型的表達方面仍有諸多困難。以除霜總時間和除霜結束時管溫兩個參數(shù)作為評價除霜結果優(yōu)劣的依據(jù),應用模糊數(shù)學工具修正溫差設定值△ｔ。其修正規(guī)則:如未達到最大除霜時間Ｔｃｍａｘ,其時間差的大、中、小,表明霜層厚度的小、較小、和中;如達到最大除霜時間Ｔｃｍａｘ,其設定結束除霜盤管溫度ｔｃｏ與實際盤管溫度差的大、中、小,表明霜層厚度的大、較大、和中,應用模糊算法修正溫差設定值△ｔ。