夏熱冬冷地區空氣源熱泵冬季運行特性實驗研究★

林堅李永存，2龍佑方鄧星閆慧超

(1.湖南科技大學能源與安全工程學院，湖南湘潭 411201; 2.湖南科技大學煤礦安全開采技術湖南省重點實驗室，湖南湘潭 411201)

·水·暖·電·

夏熱冬冷地區空氣源熱泵冬季運行特性實驗研究★

林堅1李永存1，2龍佑方1鄧星1閆慧超1

(1.湖南科技大學能源與安全工程學院，湖南湘潭 411201; 2.湖南科技大學煤礦安全開采技術湖南省重點實驗室，湖南湘潭 411201)

通過對湖南省湘潭市一空氣源熱泵機組在冬季易結霜的氣候條件下運行參數進行測定，獲得了夏熱冬冷地區冬季空氣源熱泵運行的基礎數據，結果表明:當室外換熱器表面溫度不大于0℃時，空氣中的水分將在換熱器表面凝結并結霜;隨著開機時間的延長，霜層厚度不斷增加，導致制熱效果惡化。

空氣源熱泵，結霜，數據

空氣源熱泵作為一種可再生能源，因其使用方便，能量利用效率高，對環境污染小而備受關注［1，2］。空氣源熱泵被廣泛應用于家用空調、中央空調等領域，但其也存在一定的局限性［3］。在冬季制熱工況下運行時，隨著室外溫度的降低，蒸發溫度也降低，系統性能降低［4］。當室外換熱器表面溫度等于或低于0℃時，空氣中的水分將在換熱器表面凝結并結霜［5］。

通過對湘潭市一空氣源熱泵在冬季工況下的運行參數進行測試，獲得了在結霜溫度下運行時間對蒸發器出風干球溫度、濕球溫度、風速的影響關系及其結霜過程。

1 冬季工況下空氣源熱泵的運行參數

測試了湘潭市一空氣源熱泵在容易結霜的工況下的運行數據，該熱泵采用蒸發器表面熱阻絲除霜的型式。具體環境參數為:大氣環境溫度0.5℃，大氣壓力101.3 kPa，測得的運行數據如圖1～圖3所示。

圖1 蒸發器出風干球溫度與濕度隨開機時間的變化

圖2 蒸發器出風濕球溫度與風速隨開機時間的變化

圖3 壓縮機排氣與吸氣溫度隨開機時間的變化

2 空氣源熱泵結霜過程

在測試的同時，對蒸發器表面的結霜過程進行了拍攝。其結霜過程如圖4所示。

圖4 空氣源熱泵結霜過程圖

3 結果與分析

由圖1～圖4可知，當室外換熱器表面溫度接近0℃時，空氣中的水分將在換熱器表面迅速凝結并很快結霜。隨著開機時間的延長，霜層越厚。霜層增加了室外換熱器的傳熱熱阻，傳熱系數降低，且空氣通過室外換熱器的阻力也增加，使得通過室外換熱器的風量減小，導致其吸熱量減小，這樣熱泵系統的制熱量及性能均會下降。當除去蒸發器表面的霜層后(如圖運行時間為300 s時)，蒸發器表面溫度急速升高，壓縮機吸氣溫度隨之同步升高。可見，對空氣源熱泵結霜后迅速除霜是提高空氣源熱泵性能的必要手段。

［1］ 趙建康.城鎮清潔采暖新模式——空氣源熱泵采暖技術［J］.建設科技，2015(2):53-58.

［2］ 蘇海智，馮竹建.空氣源熱泵工程節能案例分析［J］.電力需求側管理，2015，17(2):29-31.

［3］ 楊靈艷，徐 偉，朱清宇，等.國際熱泵技術發展趨勢分析［J］.暖通空調，2012，42(8):1-8.

［4］ 江 斌，陳則韶，陳建新.空氣源熱泵熱水器變工況特性分析［J］.暖通空調，2007，37(4):70-73.

［5］ 張勝昌，江挺候，康志軍.換熱器結霜和化霜研究進展［J］.制冷技術，2012，32(2):33-36.

Study on operating performance and defrosting stratagem for air source heat pum p in hot summer and cold w inter area in w inter★

Lin Jian1Li Yongcun1，2Long Youfang1Deng Xing1Yan Huichao1

(1．Energy and Safety Engineering Institute，Hunan University of Science＆Technology，Xiangtan 411201，China; 2．Hunan Provincial Key Laboratory of Safe Mining Techniques of Coal Mines，Hunan University of Science and Technology，Xiangtan 411201，China)

According to testing operating parameters of an air source heat pump in easy frosting conditions in Xiangtan city of Hunan province，the basic data was obtained about operating parameters of air source heat pump in hot summer and cold winter area in winter.The results show that themoisture in the airwill condensation and frost in the surface of the heatexchangerwhen the temperature of outdoor heatexchanger surface is below 0℃.Frost layer increaseswith the heat pump operating and lead to heat capacity decrease.

air source heat pump，frosting，data

TU833

A

1009-6825(2015)29-0129-02

2015-08-07★:湖南省大學生研究性學習和創新性實驗計劃項目(項目編號:143138)

林 堅(1991-)，男，在讀本科生; 李永存(1976-)，男，博士，講師; 龍佑方(1994-)，男，在讀本科生;鄧 星(1993-)，男，在讀本科生; 閆慧超(1993-)，男，在讀本科生