论文部分内容阅读
空气源热泵以其优越的节能性能和环境友好性而在世界范围内得到了广泛的应用。但当ASHP系统在室外低温环境下运行时,蒸发器极易发生结霜,从而对热泵机组运行造成较大影响。而近年来我国北方地区雾霾天气频发,已有实测数据结果指出,室外雾霾气象条件,有利于翅片管蒸发器上霜层的形成。研究雾霾条件下的室外机蒸发器结霜过程机理,并根据新的要求改进除霜控制方式成为了热泵机组避免“误除霜”问题的关键。本文通过对比实验,得到了PM2.5对蒸发器结霜特性的热泵机组性能的影响规律,并绘制出结霜受影响程度分布图,为建立空气污染工况下新的ASHP系统除霜控制策略提供了依据。本文首先阐述了用于测试PM2.5对室外翅片管蒸发器结霜特性的和热泵机组性能的实验装置原理图和关键部件构造。根据实验装置原理图完成了细颗粒影响结霜过程实验平台的搭建,介绍了实验系统关键部件类型参数、控制装置和测试仪器仪表类型及安装情况。实验测试了无污染、轻度污染、中度污染和严重污染工况下,室外翅片管蒸发器结霜过程中蒸发器传热速率、蒸发器迎面风速和系统COP变化情况,验证了PM2.5对室外翅片管蒸发器结霜过程的促进作用,指出了空气中度污染(PM2.5浓度范围下限为146μg/m3)是PM2.5对室外翅片管蒸发器结霜过程产生明显影响的临界范围。其次,开展了PM2.5对室外翅片管蒸发器结霜过程影响机理的实验研究,提出将结霜过程三阶段理论中的霜层生长期进一步划分为过渡期和霜层增厚期。为定量分析结霜受影响程度,建立了基于蒸发器空气侧管段阻抗的评价指标——结霜速率比,并指出PM2.5对结霜不同阶段促进程度的一致性。通过分析不同温湿度条件下的实验结果,认为结霜区可分为两个区域。在空气含水率相对较低的I区,PM2.5对结霜的影响较弱,FRR与空气含水量呈正相关。而在空气含水量相对较高的II区,FRR与空气中PM2.5-水分的的质量比呈正相关。最后,通过大范围对比实验,测定结霜区内不同温湿度工况点的结霜受影响程度大小,绘制出结霜受影响程度分布图,指出了导致机组“误除霜”操作的原因和现有除霜控制策略的局限性,提出ASHP系统除霜控制过程中考虑空气污染物浓度的必要性和可行性,并据此对除霜控制方式提出调整方案。本课题的研究对于认识雾霾天气条件下PM2.5对室外翅片管蒸发器结霜过程影响机理有重要意义,为解决“雾霾-结霜耦合”情况下的ASHP机组误除霜操作问题提供了理论依据。