文档介绍：第 31 卷第 1 期低温与超导
V ol. 31 N o . 1
2003 年 2 月 CRYOGENICS AND SUPERCONDU CT IVITY Feb. 2003
风冷热泵除霜的实验研究
张哲厉彦忠田津津李红兰
( 西安交通大学能动学院, 710049) ( 济南大学土建学院, 250022)
摘要: 对一台风冷热泵室外侧蒸发器在不同的时刻进行除霜实验测试, 研究了热泵在不同时刻除霜对机组性能的影响,
提出了热泵开始除霜的最佳时刻。实验结果表明, 新型除霜控制法可以有效地改善热泵循环效率。研究结论对热泵系统
设计具有重要的参考价值。
关键词: 热泵除霜蒸发器
1 引言
风冷热泵冬季制热运行时所遇到的主要问题是热泵室外侧蒸发器结霜, 蒸发器结霜, 使制冷剂与空气之间
的传热热阻增大, 使得蒸发器的换热量减小, 与此同时蒸发器也会逐渐被霜所堵塞, 使得通过蒸发器的风量越
来越小, 这都会使热泵的制热量大大的减少[ 1] , 风机功耗增加, 工作状况恶化, 同时也有可能发生事故。因此, 为
了保证热泵能够正常而有效的运行, 必须及时将蒸发器表面的霜层除去, 因此有必要对热泵除霜进行仔细的研
究。国外学者对热泵除霜的研究与结霜相比十分少, 文献[ 2] 对不同的除霜控制方法进行了比较, 发现按需除霜
法比时间—温度除霜法有更好的热经济效率。文献[ 3] 对一台风冷热泵进行了长期测试, 其结果表明, 除霜能耗
占总能耗的 10. 2% , 而由于除霜控制方法的问题, 大约 27%的除霜是在翅片表面结霜不严重、不需要除霜的情
况下进行的, 这样既造成了能源的浪费, 又降低了供热效率。在国内关于热泵除霜的研究更加少见, 而且对除霜
的研究大多集中在结霜的基础上, 全凭自己的经验确定开始除霜的时刻, 很少确定使热泵系统处于最优运行状
态的开始除霜控制依据。
2 热泵除霜的依据
对风冷热泵室外侧蒸发器除霜的控制应该只有在合理的情况下才进行除霜, 也就是在最恰当的时刻热泵
开始除霜。若热泵除霜开始的时刻比较晚, 蒸发器早已布满了霜, 这样就会严重的影响热泵的正常运行; 若热泵
除霜开始的时刻比较早, 这时蒸发器还未结霜或只结了少量的霜, 这样就会频繁除霜, 造成能源浪费, 同时也会
影响人的舒适感。因此在理论上存在一个热泵开始除霜的最佳时刻。目前热泵厂家确定热泵开始除霜的时刻
一般全凭经验给出, 没有科学的理论与实验依据, 不能使热泵系统达到最佳运行状态, 为此本文制定一个热泵
开始除霜最佳时刻的依据。
t t
2 3 t= t
Q i, rd t + Qi, D dt 2
Qdt ∫t ∫t
∫ 1 2 ∑Q i, r $ti
t= t
Q m t3 - t1 t 3 - t1 1
COP m = = = t t = t= t t= t
P m 2 3 2 3
p dt p i, rd t + p i, D dt
∫∫t ∫t p i, r $ti + p i, D $t i
1 2 ∑∑
t= t t= t
1 2
t3 - t1 t 3 - t1
t1 —热泵结霜开始时刻; t2 —热泵除霜开始时刻; t 3