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关于热泵技术及其应用的综述

2015/2/9 10:56:27
文章来源:网络

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  热泵机组由于其具有节能、环保及冷暖联供等优点,目前在国内广泛应用。本次收集了在全国各类报刊杂志、年会资料集及论文集有关热泵技术及应用这方面的论文共207篇。在此作为一个专题研讨,供在座的各位教员和同学们参考。有关问题综述如下:

  一、空气源热泵

  空气源(风冷)热泵目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。热泵空调器已占到家用空调器销量的40~50%,年产量为400余万台。热泵冷热水机组自90年代初开始,在夏热冬冷地区得到了广泛应用,据不完全统计,该地区部分城市中央空调冷热源采用热泵冷热水机组的已占到20~30%,而且应用范围继续扩大并有向此移动的趋势。本次收集的空气源热泵方面论文有55篇,主要内容有:

  1、关于空气源热泵能耗评价问题

  为了评价和比较热泵机组与其它冷暖设备的能耗,大约有30篇论文涉及此问题。介绍了适用于热泵机组能耗分析的理论与软件,根据空调冷负荷、室外干球温度、热泵出水温度等参数,采用温频数法,求解热泵供冷全年能耗。在求解热泵冬季能耗时,除考虑空调热负荷、热泵出水温度、室外干球温度外,还把室外相对湿度(即温湿频数)考虑到热泵供热性能中,软件经工程实例计算,与实际耗能量有较好的吻合,为能耗评价提供了一种方法。2、风冷热泵机组的选用

  目前设计选用风冷热泵冷热水机组,常根据计算得到的冷热负荷,考虑同时使用系数及冷(热)量损耗系数后,按机组铭牌标定值选择机组台数。由于空气源热泵机组的产冷(热)量随室外参数的改变而变化,这种选择方法可能造成机组选得过大,造成浪费;或者选得过小,使供冷(热)量不足,达不到使用要求。为此建议采用空调的逐时冷热负荷和热泵机组的供热供冷能力的逐时变化曲线对照选择,会得到比较满意的结果。

  3、热泵机组冬季除霜

  空气源热泵冬季供热运行时,最大的一个问题就是当室外气温较低时,室外侧换热器翅片表面会结霜,(需要采取除霜措施)。根据有关文献摘录,经二年的现场跟踪测试,其结果是除霜损失约占热泵总能耗损失的10.2%,而由于除霜控制方法问题,大约27%的除霜功能是在翅片表面结霜不严重,不需要除霜的情况下进入除霜循环的。目前常用的一些方法,或多或少都存在一些问题,如发生多余的除霜动作,或需要除霜时而不发出信号等弊病存在。有关文献提出的最佳除霜时间控制及最大平均供热量控制除霜等方法,从理论上讲很有新意,但实现起来比较困难。本人认为:采用自调整模糊除霜控制的思路及系统的基本结构,确定室内外大气温度、相对湿度之差及翅片温度的变化率等作为输入论域,经对输入量的模糊化和模糊推理方法,在高位机上实现模糊除霜控制的仿真,采用这种方法除霜经与实验数据对比,判别结果与实际情况较吻合。这种方法与常规除霜方法相比,不仅延长了制热工作时间,减少了除霜次数和除霜损失,而且使机组工作性能和可靠性得到了提高。在室外空气温度低的地方,由于热泵冬季供热量不足,需设辅助加热器。常用方法是在室内机出风口处设加热器,这种方法不仅传热效率低,安全性能差而且化霜时间长,室内温度下降大,采用氟里昂加热器可以明显克服以上缺陷,这种方法就是把室内侧换热器分前后两部分,在中间增加一个氟利昂辅助加热器,即热泵在冬天运行时,压缩机排出的高温氯利昂气体进入室内换热器前部分时已有部分气体被冷凝成液体。此时经氟利昂加热器的加热,使该部分液体再次蒸发成气体,然后再进入室内换热器的后半部分。这样,依靠整个室内换热器,将热泵室外换热器的吸收的热量,连同氟利昂加热器所产生的热量一并传给空调房间内,补足了由于室外环境温度低而引起的供热量不足。相关文献介绍在KFRd-70LW热泵空调器上试验,得到了很好的辅助加热效果,而且化霜时间由3min减少到1min(室外温度-1℃时);由10min减少到3min(室外温度-7℃时)。

  4、热泵机组的噪声治理

  单台或多台热泵机组的噪声治理。分析风冷热泵机组的噪声传播特性,结合热泵机组的噪声治理工程实例,介绍了封闭式隔声消声装置的设计方法、设计要点和治理效果。

  由于风冷式热泵的操作、管理及维修比较方使,具有制冷制热的双重功能,机组的散热又不需要冷却塔,因此,应用越来越多。但热泵机组的噪声易对周围环境产生一定的影响,近几年上海等地发生热泵噪声扰民的事件增多,已成为近期城市中一类带有普遍性的固定源噪声污染问题。因此了解单台或多台热泵的噪声传播特性,探讨热泵机组群噪声防治的方法,具有一定的普遍现实意义。

  从热泵机组的噪声源、噪声特性、热泵机组的噪声治理实例、噪声控制及治理的技术角度看,热泵机组噪声治理工程实例有一定的推广价值和意义,在较好地解决了热泵机组通风散热、进排风问题、确保热泵正常运行的前提下,采用全封闭的隔声消声装置,把热泵的A声级噪声降低20 dB左右,为在某些特殊场合把热泵噪声降低至需要的程度的噪声治理工程设计提供了一个可以借鉴的成功实例,尤其是在热泵的排风余压较低或不了解具体的余压时,在设计隔声消声装置的进风排风系统时可以有一个具体的计算依据。

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