夏热冬冷地区空气源热泵冬季运行特性实验研究★

林坚李永存，2龙佑方邓星闫慧超

(1.湖南科技大学能源与安全工程学院，湖南湘潭 411201; 2.湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室，湖南湘潭 411201)

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夏热冬冷地区空气源热泵冬季运行特性实验研究★

林坚1李永存1，2龙佑方1邓星1闫慧超1

(1.湖南科技大学能源与安全工程学院，湖南湘潭 411201; 2.湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室，湖南湘潭 411201)

通过对湖南省湘潭市一空气源热泵机组在冬季易结霜的气候条件下运行参数进行测定，获得了夏热冬冷地区冬季空气源热泵运行的基础数据，结果表明:当室外换热器表面温度不大于0℃时，空气中的水分将在换热器表面凝结并结霜;随着开机时间的延长，霜层厚度不断增加，导致制热效果恶化。

空气源热泵，结霜，数据

空气源热泵作为一种可再生能源，因其使用方便，能量利用效率高，对环境污染小而备受关注［1，2］。空气源热泵被广泛应用于家用空调、中央空调等领域，但其也存在一定的局限性［3］。在冬季制热工况下运行时，随着室外温度的降低，蒸发温度也降低，系统性能降低［4］。当室外换热器表面温度等于或低于0℃时，空气中的水分将在换热器表面凝结并结霜［5］。

通过对湘潭市一空气源热泵在冬季工况下的运行参数进行测试，获得了在结霜温度下运行时间对蒸发器出风干球温度、湿球温度、风速的影响关系及其结霜过程。

1 冬季工况下空气源热泵的运行参数

测试了湘潭市一空气源热泵在容易结霜的工况下的运行数据，该热泵采用蒸发器表面热阻丝除霜的型式。具体环境参数为:大气环境温度0.5℃，大气压力101.3 kPa，测得的运行数据如图1～图3所示。

图1 蒸发器出风干球温度与湿度随开机时间的变化

图2 蒸发器出风湿球温度与风速随开机时间的变化

图3 压缩机排气与吸气温度随开机时间的变化

2 空气源热泵结霜过程

在测试的同时，对蒸发器表面的结霜过程进行了拍摄。其结霜过程如图4所示。

图4 空气源热泵结霜过程图

3 结果与分析

由图1～图4可知，当室外换热器表面温度接近0℃时，空气中的水分将在换热器表面迅速凝结并很快结霜。随着开机时间的延长，霜层越厚。霜层增加了室外换热器的传热热阻，传热系数降低，且空气通过室外换热器的阻力也增加，使得通过室外换热器的风量减小，导致其吸热量减小，这样热泵系统的制热量及性能均会下降。当除去蒸发器表面的霜层后(如图运行时间为300 s时)，蒸发器表面温度急速升高，压缩机吸气温度随之同步升高。可见，对空气源热泵结霜后迅速除霜是提高空气源热泵性能的必要手段。

［1］ 赵建康.城镇清洁采暖新模式——空气源热泵采暖技术［J］.建设科技，2015(2):53-58.

［2］ 苏海智，冯竹建.空气源热泵工程节能案例分析［J］.电力需求侧管理，2015，17(2):29-31.

［3］ 杨灵艳，徐 伟，朱清宇，等.国际热泵技术发展趋势分析［J］.暖通空调，2012，42(8):1-8.

［4］ 江 斌，陈则韶，陈建新.空气源热泵热水器变工况特性分析［J］.暖通空调，2007，37(4):70-73.

［5］ 张胜昌，江挺候，康志军.换热器结霜和化霜研究进展［J］.制冷技术，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★:湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目(项目编号:143138)

林 坚(1991-)，男，在读本科生; 李永存(1976-)，男，博士，讲师; 龙佑方(1994-)，男，在读本科生;邓 星(1993-)，男，在读本科生; 闫慧超(1993-)，男，在读本科生