2热泵系统热气除霜的实验研究'>空气源摘要：为了解决跨临界CO2热泵系统在低温环境下运行蒸发器的结霜问题，对一种可应用于CO2跨临界循环的热气除霜方法进行了实验研究。在对热气除霜过程中系统循环特性分析的基础上，搭建了空气源跨临界CO2热泵热水器实验台，根据系统各参数点压力和温度变化曲线的实验结果，分析了除霜过程中系统循环的变化规律和蒸发器的除霜特性发现除霜时热泵系统的流量增大，气体冷却器内的温降减小，故增大气体冷却器出口的CO2气体温度是提高除霜效率的关键。同时，结合实时采集的蒸发器表面霜层变化图像，分析了蒸发器的动态除霜过程，直观观测了热气除霜的除霜效果，整个除霜过程保持了600s，热气除霜的除霜效率为35.6%。根据实验结果可以得出，热气除霜方法是用于空气源跨临界CO2热泵系统除霜切实可行的方法。U29er29A1154ini29AraAorDe29kAop作文/2热泵系统热气除霜的实验研究'>空气源_关键词：热气除霜；跨临界CO2系统；除霜特性；除霜效率中图分类号：TH327文献标志码：A文章编号：0253-987X（2015）03-0074-06在空调和热泵系统应用领域，CO2是一种很有前途的替代制冷剂。作为一种天然制冷剂，CO2具有价格便宜、容易获取、化学性能稳定和安全性好等优势。考虑到在气体冷却器内制冷剂温度滑移和水温升高的完美匹配，空气源跨临界CO2热泵系统作为热水器具有其他供热方式无法比拟的优势，这使得空气源跨临界CO2热泵热水器成为热水供应的首选。众所周知，翅片管式蒸发器表面温度低于水的冰点温度和空气的露点温度时会导致蒸发器表面结霜，大量堆积的霜层会堵塞翅片间的空气流动通道，增大空气侧的换热热阻，导致蒸发器的传热性能降低，蒸发器风扇功耗增加。要消除这些影响，蒸发器翅片表面的霜层要及时除去，在传统制冷系统中一般采用的方法有热气旁通法、反向除霜法、电加热方法、显热除霜方法和自然循环除霜法。然而，对于具有工作压力高和跨临界传热特性的空气源CO2热泵系统来说，传统的除霜方法不能直接采用。为了解决空气源跨临界CO2热泵系统的除霜问题，不伦瑞克工业大学的Mildenberger搭建了一个空气源跨临界CO2热泵系统实验台，在实验台上对自然循环除霜方法进行了验证。在跨临界CO2热泵自然循环除霜方法中，因此霜层融化所需的热量来源于热水箱，由系统中制冷剂的重力循环输送到蒸发器中，除霜时间较长。自然循环除霜方法的不足之处是热水箱中的温度会降低，从而导致使用时的热水发生温度波动，更重要的是，蒸发器和气体冷却器之间必须保持一定的高度差，以促进重力循环。2011年Minetto开发了一种跨临界CO2热泵机组的除霜方法，该方法是采用压缩机排气旁通到蒸发器中进行除霜，同时低压储液罐的外表面布置了一个900W的电加热器，整个除霜过程约19min，直到蒸发器的温度达到10℃为止。但是，该方法只对整个除霜过程中温度的变化进行了分析，而没有对系统压力的变化进行研究，无法验证除霜理论的正确性，关于跨临界CO2热泵系统的除霜特性更是无从谈起。因此，对于除霜效率高、热水温度影响小的切实可行的除霜方法的研究就显得非常重要。为了解决空气源跨临界CO2热泵系统的除霜问题，本文提出了热气除霜的解决方法，重点对空气源跨临界CO2热泵系统的除霜特性和系统循环变化做了详细的分析。通过搭建实验台，对除霜过程中系统动态参数变化做了比较分析，得出了不同阶段的系统循环特性并对空气源跨临界CO2热泵系统热气除霜的除霜效果进行了直观分析，最后对热气除霜方法的除霜效率进行了评价。1热气除霜方法热气除霜方法为：在除霜过程中将与电子膨胀阀并联的除霜电磁阀打开，经过气体冷却器降压后的制冷剂气体直接流入蒸发器，在蒸发器内通过冷凝放热融化霜层，如图1所示。整个除霜过程中压缩机不中断，而水泵和蒸发器风扇停止工作。如图2所示，热气除霜系统循环可描述为6个过程：1-2表示低压和低温的制冷剂气体被压缩成高压、高温的制冷剂气体；2-3表示高温、高压制冷剂气体在气体冷却器内的降压过程，温度也会部分降低；3-4表示在中间换热器内的部分降压、降温过程，用于加热蒸发器出口的气液两相混合物；4-5表示中间压力的制冷剂气体通过除霜电磁阀...