空氣源熱泵除霜系統(tǒng)創(chuàng)新及其機(jī)理研究項(xiàng)目摘要

針對(duì)空氣源熱泵普遍存在的除霜可靠性差，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性差的根本問(wèn)題，設(shè)想一種全新的空氣源熱泵蓄能熱氣除霜系統(tǒng)，并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究，以解決制約空氣源熱泵可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。這是從空氣源熱泵在我國(guó)十幾年的運(yùn)行實(shí)踐中提煉出來(lái)的關(guān)鍵性研究課題，也是一項(xiàng)具有理論和應(yīng)用價(jià)值的前瞻性課題。本項(xiàng)目將建立空氣源熱泵蓄能熱氣除霜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的合理性及系統(tǒng)的可行性、可靠性，研究蓄能熱氣除霜系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理與規(guī)律，尋求和優(yōu)化相變蓄能換熱器的形式與構(gòu)造，探索智能化按需除霜控制策略，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)制熱、余熱蓄能、釋能除霜、快速恢復(fù)制熱等多功能的轉(zhuǎn)化與控制。創(chuàng)新點(diǎn)在于：基于能量時(shí)空轉(zhuǎn)移的思想，提出一種空氣源熱泵蓄能熱氣除霜系統(tǒng)；建立相變蓄能換熱器的傳熱模型，優(yōu)化適應(yīng)熱氣除霜特殊要求的相變蓄能換熱器的形式與構(gòu)造。本項(xiàng)目的實(shí)施將為創(chuàng)建高可靠性、高效空氣源熱泵現(xiàn)代化產(chǎn)品提供理論支持和技術(shù)儲(chǔ)備。 2100433B

現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)無(wú)法對(duì)霜層厚度進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，是影響熱泵、制冷裝置除霜技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。本項(xiàng)目擬引入光電子領(lǐng)域成熟的光電耦合原理，研究新型光電耦合霜層厚度監(jiān)測(cè)方法，針對(duì)空氣源熱泵在我國(guó)長(zhǎng)江流域冬季供暖時(shí)，頻繁出現(xiàn)誤除霜的實(shí)際問(wèn)題，研究新型光電耦合除霜控制技術(shù)。研究過(guò)程擬采用實(shí)驗(yàn)室小試、現(xiàn)場(chǎng)中試以及計(jì)算機(jī)仿真相結(jié)合的思路，對(duì)霜層生長(zhǎng)過(guò)程中，結(jié)霜條件、霜層微觀形貌等問(wèn)題進(jìn)行機(jī)理研究；對(duì)光電耦合除霜控制技術(shù)，從最佳除霜時(shí)機(jī)與結(jié)束時(shí)機(jī)、霜層厚度最佳監(jiān)控位置等方面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)中試研究；建立計(jì)算機(jī)仿真數(shù)學(xué)模型，對(duì)空氣源熱泵采用新技術(shù)后，除霜過(guò)程熱力性能，進(jìn)行全面的計(jì)算機(jī)仿真研究。項(xiàng)目的研究成果將有力推進(jìn)霜層厚度監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，完善冷表面結(jié)霜問(wèn)題的機(jī)理研究，推動(dòng)現(xiàn)有空氣源熱泵、制冷裝置除霜控制策略的更新，提高空氣源熱泵在長(zhǎng)江流域的適用性，進(jìn)而在一定程度上緩解未來(lái)長(zhǎng)江流域供暖能耗壓力。

水冷冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)夏季制冷效率高，但冬季不能制熱；空氣源熱泵系統(tǒng)雖然冬季能制熱，但由于空氣與制冷劑之間傳熱效果差導(dǎo)致制熱效率低，且冬季易結(jié)霜，導(dǎo)致制熱效率進(jìn)一步下降。為了解決上述技術(shù)難題，習(xí)慣上采用強(qiáng)化傳熱或（和）采用先進(jìn)除霜方式，但都沒(méi)有從本質(zhì)上解決問(wèn)題。本項(xiàng)目突破上述傳統(tǒng)思路束縛，提出一種無(wú)霜型空氣源熱泵系統(tǒng)，它由三個(gè)子系統(tǒng)組成：壓縮制冷（熱泵）子系統(tǒng)、溶液吸熱子系統(tǒng)、溶液再生子系統(tǒng)。新系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)夏季高效制冷，而且能實(shí)現(xiàn)冬季制熱且無(wú)需除霜。本項(xiàng)目主要研究構(gòu)成該系統(tǒng)的三個(gè)子系統(tǒng)之間的能量耦合關(guān)系，揭示系統(tǒng)內(nèi)部能量流、質(zhì)量流之間的作用機(jī)理，尋找各能量流、質(zhì)量流之間以及各子系統(tǒng)之間最優(yōu)匹配的調(diào)控措施，進(jìn)而找到系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)鍵熱力學(xué)參數(shù)的確定方法；同時(shí)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證理論成果。本項(xiàng)目旨在為無(wú)霜型空氣源熱泵系統(tǒng)建立一套理論研究方法，為實(shí)際工程設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。